JP3828815B2

JP3828815B2 - Temperature control device for heating furnace

Info

Publication number: JP3828815B2
Application number: JP2002024747A
Authority: JP
Inventors: 善郎山田; 尚彦笹島; 敏之須貝
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: JP2003227763A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱炉の温度制御装置に係り、さらに詳しくは、例えば、放射温度計、熱電対等、２０００℃以上の高温域で使用される温度計の精密校正に使用される加熱炉の温度制御装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
温度計を校正するための温度目盛として、国際的な協定に基づく国際温度目盛（ＩＴＳ−９０）がある。このＩＴＳ−９０では、常温域以上ではいくつかの純金属の凝固点もしくは融点が温度の定義定点として採用され、その温度値およびそれらの間の補間方法を指定する形で定義されている。
【０００３】
定点を用いて温度計を構成する方法としては、JIS C 1612「放射温度計の性能試験方法通則」に記述されているように、黒鉛るつぼ内に定点となる純金属を鋳込み、そのるつぼを温度可変な炉内におき、るつぼの温度を昇温・降温させたときのるつぼの温度変化を観察して行う方法が知られている。ここで、定点物質の液相と固相とが共存する状態では、潜熱により温度変化がなくなる時点があり（プラトー状態）、この時点を温度定点として観察し、その温度定点と校正したい温度計の温度とを比較、対照して温度計の校正を行っている。
【０００４】
一方、現在の我が国における温度目盛の標準供給制度（トレーサビリティ）においては、放射温度計に用いる温度定点として、亜鉛；４１９．５２７℃、アルミニウム；６６０．３２３℃、銀；９６１．７８℃、金；１０６４．１８℃、銅；１０８４．６２℃、を用い、放射温度計はこれらの定点で校正し、補間・補外することで、４００〜２０００℃の範囲で目盛をつけている。
以上の定点の中で、最も高い温度としては１０８４．６２℃の銅点が挙げられ、高温域において実用性のある定点として利用されている。
【０００５】
銅点以上の高温域では、るつぼ材料との反応による定点物質の汚染の問題等から純金属を用いて実用性のある定点を実現できないため、温度目盛の不確かさは高温になるにしたがい急激に増大し、精度の大きな劣化を招いている。
例えば、２０００℃における我が国のＩＴＳ−９０の設定の不確かさは約１℃に及び、同様に２０００℃における国内トレーサビリティの供給精度は設定事業者レベルで約８℃に達し、精度が急激に劣化している。
【０００６】
銅点以上の高温域における温度目盛の不確かさをより小さくするためには、補間・補外によらずに目盛を設定、維持、供給することが必要である。そこで、銅点を超える２０００℃以上の高温域での温度定点を実現できる技術が望まれており、開発が進められている。
【０００７】
その結果、金属―炭素共晶を定点物質とする新しい一連の高温定点が本発明の発明者の一人により考案され、実用的な定点として開発中である（特許２９８７４５９号公報）。この一連の高温定点のうち、Ir-C、Re-C、Os-Cはそれぞれ定点温度が２２９０℃，２４７４℃，２７３２℃である。さらに、より高温の定点として、金属炭化物―炭素共晶を定点物質とする一連の定点も本発明の発明者らにより開発中（特願２０００―０５８４４７）であり、これらはいずれも２０００℃を越える温度域に定点温度を持つ。
【０００８】
これらの高温定点を実用に供するためには、これら定点物質を鋳込んだ定点るつぼを加熱し、るつぼの温度を定点温度近辺で昇温・降温させるための炉が必要である。この炉の条件としては、
１）２０００℃以上まで繰り返し昇温可能であること、
２）定点物質を汚染しないために、炉内雰囲気を清浄に保てること、
３）黒鉛製るつぼが燃焼しないように無酸素雰囲気であること、
４）溶融・凝固がるつぼ内で一様に進むように温度分布が良好なこと、
５）外部より被校正温度計にてるつぼ温度が測定可能なこと、
６）高精度な温度制御が可能なこと、などが挙げられる。
また、我が国の一次標準器から温度計校正事業者、さらには末端の温度計ユーザまで高温定点を介して温度目盛をトレーサブルな形で供給できるためには、
７）小型・安価で、電力・冷却水・使用ガスなどの量が小さいことが望ましい。
【０００９】
高温で使用可能な炉として、例えば、１．黒鉛ヒータ（グラファイト）を用いる炉、２．タングステンメッシュを用いる炉、３．高周波誘導加熱炉を用いる炉、4．Ｃ／Ｃコンポジット材（炭素／炭素複合材）を用いる炉、の４種類が知られている。
【００１０】
このうち、１．黒鉛ヒータ（グラファイト）を用いる炉では、グラファイトが熱衝撃に弱いため、耐久性を持たせなければならない。そこで、ヒータ厚みを厚くすることになり、例えば１０ｍｍ以上のヒータ厚みが必要となる。その結果、電気抵抗が小さくなり、大電流が流れるため、設備が大型となり、また、価格も高価であるという問題がある。さらに、このタイプの環状炉では黒鉛炉芯管に直接通電加熱するのが通常であるが、炉芯管の両端が水冷銅電極と接触しているため、２０００℃以上から常温まで急激な温度勾配が炉芯管に生じ、定点用の炉としては不適である。
【００１１】
２．タングステンメッシュを用いる炉では、タングステン蒸気がるつぼ内の定点物質を汚染し、温度定点に再現性がなくなるという問題がある。
３．高周波誘導加熱炉を用いる炉では、誘導によりるつぼに電流を直接流し、加熱するが、るつぼ内金属に一様に電流を発生させることは困難であり、温度分布が生じるため定点用の炉には使用できない。また、誘導コイルに大電流を流すため、設備が大型となり、高価であるという問題もある。
【００１２】
４．Ｃ／Ｃコンポジット材（炭素／炭素複合材）をヒータとして用いる炉として、特許２８５４８６４号公報記載のヒータを利用する炉が知られている。この炉では、次のような特徴がある。
(A) 従来のカーボン系ヒータに比べて機械的強度が高い。例えば、引張強度でカーボン系ヒータの約８倍、曲げ強度で約２．５倍である。
(B) 従って、耐熱衝撃性に優れており、Ｃ／Ｃコンポジットヒータは、グラファイトヒータの１／１０の薄さ、約１ｍｍで足りる。そのため、ヒータの電気抵抗を大きく作ることが可能で、少ない電流で加熱が可能であり、装置の小型化・低廉化が容易である。
(C) ヒータが板状であるため、ヒータ自身を軽量に作ることができ、ヒータ端末部（電極部分）を強固に作る必要がなくなる。このため、電極部分からの熱の逃げが小さく、ヒータの温度分布が一様になる。さらに、間接的に炉芯管を加熱することができるため、炉芯管の一様な温度分布が得られやすい。
(D) ヒータを含む炉内全てがＣ／Ｃコンポジット材等の黒鉛材で製作でき、金属蒸気等による汚染の心配がない。
なお、Ｃ／Ｃコンポジット材とは、炭素繊維を芯材とし、それを炭素で固めた炭素繊維と炭素複合材である。また、Ｃ／Ｃコンポジット材の製法としては、炭素繊維にフェノール系樹脂をバインダとして含浸させた後、熱処理を施し、これを数回繰り返すことで作られる。
【００１３】
このようなＣ／Ｃコンポジット材を使用した炉では、２０００℃以上の高温となるヒータの温度制御を行わなければならない。高温の温度制御を行うためには、まず、ヒータの温度を検出することが必要であり、この場合、温度検出用として例えば熱電対が用いられる。しかし、Ｋ熱電対によれば１２００℃までの温度検出はできる。また、タングステン熱電対によれば１８００℃までの温度検出は可能であるが、劣化が速い。いずれにしても、熱電対では２０００℃以上の高温を検出することはできないという問題がある。
【００１４】
一方、放射温度計は２０００℃以上の高温を検出することが可能である。そこで、放射温度計のみを使用して、例えば１０００℃以下の温度から２５００℃までの範囲の温度を検出することによってヒータの温度を制御することができる。しかし、１０００℃以下の温度から２５００℃の範囲において、複数段階の温度を検出するためにはそれぞれの温度に対応した放射温度計が必要となるが、放射温度計は高価なため、広範囲の温度に対応させるべく多種類の放射温度計を揃えることは、多くの費用がかかるという問題がある。
【００１５】
そこで、放射温度計に比べて費用の安い熱電対と、放射温度計とを併用し、これら熱電対、放射温度計を、制御装置によって温度に対応させて適宜使い分けることが考えられる。
この方法では、熱電対で例えば１０００℃までの温度に対応させ、それ以上の高温、例えば２５００℃までは放射温度計で対応させるようにしたものであり、校正する温度計の温度に対応させて、制御装置により熱電対と放射温度計とを適宜切り換えて制御することになる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述のような加熱炉の温度制御では、熱電対と放射温度計とを設け、これらを制御手段で適宜切り換えることによって、校正する温度計の温度に対応させる構成のため、二種類の計器が必要となり、取付構造が複雑となる。また、複数段階の温度に対応させるためには、熱電対および放射温度計も複数揃えなければならず、部品点数が多くなってコストが高くなるという問題がある。
【００１７】
本発明の目的は、部品点数が少なくてすむとともに簡単な構造で高温を検出できて温度の制御が可能となり、かつ、コスト低減を図れる加熱炉の温度制御装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、加熱炉が、炉本体と、この炉本体内に設けられるとともに内部に被加熱体を収容する炉芯管と、この炉芯管および前記被加熱体を加熱する発熱体と、前記炉芯管の温度を検出する熱電対と、この熱電対により検出された温度により前記炉芯管の温度を制御する制御手段とを備えて構成され、
前記熱電対は前記炉芯管に対して接触および離反可能に設けられるとともに、前記制御手段は、前記熱電対が前記炉芯管から離反したときの熱電対の出力温度と離反距離とから前記炉芯管の推定温度を求め、この推定温度に基づいて前記炉芯管の温度を制御することを特徴とする加熱炉の温度制御装置である。
【００１９】
このような本発明によれば、熱電対を炉芯管との接触状態から所定距離だけ離反させたときの炉芯管の推定温度を制御手段により求めることができる。例えば、２０００℃以上の温度に対応する離反距離を決めておくことで、熱電対だけで２０００℃以上の高温を検出し、温度を制御できる。従って、部品点数が少なくてすむとともに、熱電対を取り付けるだけでよいので、簡単な構造ですむ。また、熱電対が１個あればよいので費用も安くてすみ、コスト低減を図れる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の加熱炉の温度制御装置において、
前記離反距離は連続する複数段階に設定されていることを特徴とするものである。
このような本発明によれば、熱電対が複数段階で連続的に離反可能なので、それぞれの段階の推定温度を求めることができ、従って、温度範囲の異なる複数種類の温度計の校正を１本の温度計で行うことができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の加熱炉の温度制御装置において、前記制御手段は、前記熱電対が前記炉芯管から離反したときの熱電対の出力温度と離反距離に基づく係数とから推定温度を演算して求めることを特徴とするものである。
このような本発明によれば、校正したい温度計の温度に対応する温度となるように、熱電対を炉芯管から離反させ、制御手段によって演算すればよいので、炉芯管の推定温度を容易に求めることができ、これにより、炉芯管の温度の制御が容易となる。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の加熱炉の温度制御装置において、前記制御手段は、前記各離反距離に対応して前記熱電対の出力と前記炉芯管の温度との関係を設定した複数のテーブルを有するとともに、入力された離反距離に対応するいずれかのテーブルを選び出し、そのテーブルの中から前記熱電対の出力に対応する前記炉芯管の温度を選び出すことを特徴とするものである。
このような本発明によれば、校正したい温度計の温度に対して、制御手段によって複数のテーブルの中から炉芯管の温度を選び出せばよいので、炉芯管の推定温度を容易に求めることができ、これにより、炉芯管の温度の制御が容易となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る加熱炉の温度制御装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１，２に示すように、本実施形態の加熱炉１は、横型で通電加熱電気炉タイプの温度計校正用定点黒体炉であり、各種温度計の温度を校正することができるようになっている。
【００２４】
加熱炉１は、炉本体２と、この炉本体２に設けられる不活性ガス導入手段５およびガス置換用真空排気手段６と、面状発熱体であるＣ／Ｃコンポジット（炭素／炭素複合材）ヒータ５５と、炉芯管４６の温度を検出する１個の熱電対１１０（図７参照）と、熱電対１１０により検出された温度に基づき上記炉芯管４６の温度を制御する制御手段１３０（図９参照）と、を備えて構成されている。
【００２５】
炉本体２は、胴部３と、その両端のフランジ１０，１１とを含み構成されている。胴部３は、外部胴３０および内部胴３１からなる二重構造とされている。
フランジ１０の外側には、前記不活性ガス導入手段５を構成するガス導入部材１３，１４等が設けられている。また、フランジ１１の外側には、ガス排出口でありガスブロー入り口でもあるガス排出部材１６を含み構成される空気侵入防止機構１７、クランプ１８、および蓋体を校正する覗き窓部１９等が設けられている。
【００２６】
胴部３の内部胴３１の内部には、当該内部胴３１の長手方向に沿い、かつ、内周に沿った均等位置に、丸棒で形成された所定長さの、例えば６本のガイド３５が固定されている。これらのガイド３５は、外側断熱部材３７等を取付・支持するものである。また、外側断熱部材３７および内側断熱部材４２は、両端面を第１断熱部３３と第２断熱部４５とにより挟み込まれている。
【００２７】
すなわち、フランジ１０側端面には第１断熱部３３が設けられており、この第１断熱部３３は、第１押えプレート３６と第３押えプレート３４とで、第１端部断熱部材３９、第１内側端部断熱部材４３を、図略のグラファイト製のボルトとナットで挟み込んだ状態となっている。
同様に、フランジ１１側端面には第２断熱部４５が設けられており、この第２断熱部４５は、第２押えプレート３８、第２端部断熱部材４０、第２内側端部断熱部材４４、第４押えプレート４１を含んで構成されている。
これらの押えプレート３６，３８，３４，４１は、Ｃ／Ｃコンポジット材で形成されており、また、断熱部材３７，３９，４０，４２，４３は、カーボンフェルトで形成されている。
【００２８】
第１、第２内側端部断熱部材４３，４４の中心部にはそれぞれ穴があけられており、これらの穴に嵌込まれて炉芯管４６が設けられている。この炉芯管４６は、第１、第２内側端部断熱材４３，４４内に設けられた第１炉芯部材４７と、この第１炉芯部材４７に連続するとともに、フランジ１１側に延びた第２炉芯部材４８とで構成されている。
【００２９】
これら第１、第２炉芯部材４７，４８とも、Ｃ／Ｃコンポジット材（炭素／炭素複合材）で形成されている。このうち、第１炉芯部材４７は、一端が第１端部断熱部材３９の側面に当接されるとともに、他端が第２端部断熱部材４４の外側の側面と同じ位置まで延びており、第２炉芯部材４８は、第１炉芯部材４７に連続し、途中、支持パイプ４９内を貫通することで支持され、他端がフランジ１１の中心近傍に設けられたリング部材５０の途中まで延びている。
【００３０】
このような炉芯管４６の第１炉芯部材４７の内部には、るつぼ５２が収容されている。このるつぼ５２は、グラファイト製とされ、その内部に所定の定点物質が収納されている。この定点物質は、金属／炭素共晶部材で構成されており、２４７５℃以上の昇温が可能となっている。
なお、るつぼ５２は、図略の保持部材により炉芯管４６の内部所定位置に保持されている。
【００３１】
炉芯管４６の第１炉芯部材４７の周囲には、当該第１炉芯部材４７の外周と所定の隙間をあけて、図３にも示すような、面状発熱体であるＣ／Ｃコンポジット（炭素／炭素複合材）ヒータ５５が設けられている。
ヒータ５５は、薄板、例えば約１ｍｍの６枚の面状部材５５Ａ〜５５Ｆを組合せて形成されている。各面状部材５５Ａ〜５５Ｆ同士はそれぞれ切り離して形成されているが、例えば第１内側端部断熱部材４３側の一端部同士が、所定長さの接続部材５６で接続されている。また、各面状部材５５Ａ〜５５Ｆには接続部材５６側の端部から第１炉芯部材４７に沿って第２炉芯部材４８側に延びる所定長さの切欠き部５５Ｇが形成されている。
【００３２】
各面状部材５５Ａ〜５５Ｆのうち、例えば互いに相対位置に面状部材５５Ａの一端と面状部材５５Ｄの一端とを、他の面状部材５５Ｂ等より突出させ、これら面状部材５５Ａ、５５Ｄの一端に電極５８を設け、これらの電極５８から電流を流すことにより各面状部材５５Ａ〜５５Ｆを加熱し、これにより、第１炉芯部材４７が加熱され、最後にるつぼ５２が加熱されるようになっている。
【００３３】
図４に示すように、ヒータ５５は、面状部材５５Ａと５５Ｄの突出した一端をフランジ１０側に前記第１押えプレート３６を越えて配置するとともに、その端部の電極５８をボルト５９でヒータ取付部材６０に固定して取り付けられている。このヒータ取付部材６０は、ボルト６１により取付けプレート６２に固定され、この取付けプレート６２は、図１に示すように、フランジ１０に固定されている絶縁碍子６３を介して、電流導入端子６４に固定されている。
【００３４】
前記不活性ガス導入手段５は、図１に示すように、炉芯管４６内にアルゴンガスを導入するアルゴンガス導入部６５と、胴部３内にアルゴンガスと例えば５％窒素ガスとの混合ガスを導入する混合ガス導入部６６とを含み構成されている。
アルゴンガス導入部６５は、炉芯管４６内に収容される前記るつぼ５２と反応性の高い金属が、炉芯管４６内に存在しないように、炉芯管４６内にアルゴンガスを注入し、炉芯管４６内をアルゴンガス雰囲気にするために設けられ、図２に示すように、前記ガス導入部材１４を備えている。このガス導入部材１４はガス管６７の側面に設けられ、このガス管６７は、フランジ１０に設けられている。
【００３５】
ガス管６７の炉芯管４６側先端には別の配管６８が接続されており、配管６８の先端は、前記第１端部断熱部材３９にあけられた孔に入り込んでいる。その結果、前述のように、第１端部断熱部材３９の側面には炉芯管４６が当接しているので、ガス導入部材１４から導入されたアルゴンガスは、炉芯管４６内に導入可能となっている。
そして、ここにおいて、前記ガス導入部材１４、ガス管６７および配管６８を含んで前記アルゴンガス導入部６５が構成されている。
【００３６】
混合ガス導入部６６は、図５に詳細を示すように、一端がフランジ１０の外部に設けられた混合ガス導入部材１３を備え、この導入部材１３には配管６９が接続されている。この配管６９は、胴部３の中心線と平行に炉芯管４６側に延び、第１端部断熱部材３９および第１内側端部断熱材４３を貫通して、先端が押えプレート７０に当接されている。
押えプレート７０には、ガス導入穴７０Ａがあけられており、これにより、ガス導入部材１３から導入されたアルゴンガスと５％窒素ガスとの混合ガスは、炉芯管４６の外周、つまり、ヒータ５５の周囲に充満されるようになっており、炉芯管４６の外部での加熱は、アルゴンガスと例えば５％窒素ガスとの混合ガス雰囲気中で行われる。
【００３７】
そして、この混合ガスは、外側、内側断熱部材３７，４２等の隙間から胴内を通り、胴部３に設けられている混合ガス排出口７１（図１参照）から外部に排出されるようになっている。また、前記ガス導入部材１３、配管６９等を含んで前記混合ガス導入部６６が構成されている。
【００３８】
図１，６に示すように、フランジ１１の外側には蓋部材８８が設けられ、蓋部材８８の中心部には、前記リング部材５０が挿入されている。また、蓋部材８８の外部には、前記空気侵入防止機構を構成する排気・ブロー機構１７が設けられている。
排気・ブロー機構１７は、リング部材５０との間に押えリング５１を挟んで蓋部材８８に固定されるフランジ部材９０と、当該フランジ部材９０に設けられる外筒部材９１および内筒部材９２と、内筒部材９２に接続されたブロー部材９３とを備えて構成されている。
【００３９】
ブロー部材９３は、例えば、金属粉末を圧縮成形し、溶融点以下の温度で焼固めた焼結金属で形成されている。外筒部材９１には、図６に示すように、前記ガス排出部材１６が設けられ、通常運転時には、炉芯管４６内を流れてきたアルゴンガスが、ガス排出部材１６を経由して大気中に排出されるようになっている。
また、ガス排出部材１６は、覗き窓部１９を取外したとき、ブロー部材９３に向けてアルゴンガスまたは窒素ガスを吹込むようにもなっており、吹き込まれたガスは、焼結金属で形成されたブロー部材９３に染み込むように吸収された後、そこから均一にブロー部材９３内部に流出されるとともに、出口Ｂ側に排出されるようになっている。そのため、炉芯管４６内には外部からの空気が侵入しない。
【００４０】
ガス排出部材１６には図示しないが２つのバルブが接続されており、一方のバルブを閉じて他方のバルブをあけたとき、他方のバルブから炉芯管４６内のアルゴンガスが外部に排出され、他方のバルブを閉じて一方のバルブをあけたとき、一方のバルブからブロー部材９３内にアルゴンガスまたは窒素ガスを流入できるようになっている。つまり、ガス排出部材１６は、ガスの排出と、アルゴンガスまたは窒素ガスを流入させる２つの役割を果たしている。
【００４１】
排気・ブロー機構１７の外筒部材９１の先端には、前記クランプ１８が設けられている。クランプ１８は、一端部を支点として径方向に２つ割可能となっており、排気・ブロー機構１７の外筒部材９１に対して覗き窓部１９を容易に着脱できるようになっている。
【００４２】
図１に戻って、覗き窓部１９は、るつぼ５２内の定点物質のプラトー状態を観察するものであり、間に石英ガラスで形成された覗き窓９７を挟み込んだ外フランジ９８と内フランジ９９とを備えて構成され、内フランジ９９には、筒部材１０１が設けられている。そして、前述のように、このような覗き窓部１９は、前記クランプ１８によってクランプ・アンクランプ可能とされ、昇温中であっても、排気・ブロー機構１７に対して容易に着脱できることになる。
【００４３】
胴部３の側部には、図２に示すように、図略の真空装置とともに前記ガス置換用真空排気手段６を構成する真空排気口３２が設けられている。この真空排気口３２は、炉芯管４６内にるつぼ５２の出し入れを行った後、炉芯管４６および胴部３内を不活性ガス雰囲気にするために、炉芯管４６および胴部３内の空気を前記真空装置により抜き出すものである。
【００４４】
また、胴部３の側部には、図２，７に示すように、取付部材１１１を介して熱電対１１０が設けられている。取付部材１１１は、その先端が、炉芯管４６の第１炉芯部材４７に接触可能となっているとともに、第１炉芯部材４７からの離反距離が調整可能となっている。
【００４５】
ここで、熱電対１１０は、例えば１０００℃までの温度を検出できるものが使用されている。これに対して、加熱炉１は、例えば２５００℃まで昇温可能となっており、そのままでは、熱電対１１０により加熱炉１の温度を検出することができない。
そこで、本発明は、上述のように、炉芯管４６の第１炉芯部材４７からの熱電対１１０の離反距離を調整することで、熱電対１１０により２５００℃まで対応することができるようにしたものである。
【００４６】
すなわち、胴部３の側面、かつ、外部胴３０から内部胴３１にわたって取付けボス１１２が設けられ、この取付けボス１１２の内部には取付部材１１１がスライド自在に設けられている。取付部材１１１は棒状部材で形成されるとともに、ヒータ５５側先端には熱電対１１０が設けられ、胴部３の外部側先端には電線接続部材１１３が設けられている。
取付部材１１１の外部胴３０および内部胴３１を挟んだ所定寸法間はスライド部１１１Ａとされ、このスライド部１１１Ａが取付けボス１１２の内部をスライド自在となっている。ここで、スライド部１１１Ａと取付けボス１１２とは、普通に手で押して動く程度の嵌合状態となっている。
【００４７】
取付けボス１１２の外部側端部には、取付部材１１１のスライド部１１１Ａに装着されるＯリング１１４と、スライド部１１１Ａを挿通可能とするとともに、Ｏリング１１４を押付けるＯリング押さえ１１５が設けられ、さらに、スライド部１１１Ａを挿通可能とするとともに、取付けボス１１２外周とねじ結合されてＯリング押さえ１１５を固定するカップリング１１６が設けられている。
【００４８】
取付部材１１１におけるスライド部１１１Ａの一端には内部ストッパ１１７、他端には外部ストッパ１１８がそれぞれ設けられ、これにより、取付けボス１１２が胴部３から抜けないようになっており、また、カップリング１１６から先の胴部３の内部側には移動できないようになっている。
【００４９】
このような取付部材１１１をスライドさせることにより、熱電対１１０を炉芯管４６に対して、接触させた離反距離０の状態から、複数段階、例えば、離反距離Ｌ１〜Ｌ６までの間で連続的に接近、離隔させることができる。
熱電対１１０は１０００℃までの温度に対応するものが使用されているので、炉芯管４６に接触している状態では１０００℃までの温度を検出でき、炉芯管４６から離反距離Ｌ１離れた状態の温度、離反距離Ｌ２離れた状態の温度、離反距離Ｌ３離れた状態の温度、さらに、離反距離Ｌ４〜Ｌ６離れた状態の温度を、それぞれ検出できるように設定されている。
【００５０】
このような距離と温度との関係は、制御手段１３０（図９参照）により、熱電対１１０が炉芯管４６から離反したときの熱電対１１０の出力温度ｔ℃と離反距離に基づく係数とから推定温度を演算して求められる。
すなわち、熱電対１１０の出力温度ｔ℃と離反距離との関係は、図８のグラフに示されている。ここでは、縦軸（Ｙ）が炉芯管温度Ｔ℃、横軸（Ｘ軸）が熱電対出力温度ｔ℃とされており、一つの関数ｙ＝ｆ（ｘ）において、ｙがｘに正比例している状態、例えば、熱電対１１０が炉芯管４６に接触している状態では、関数のグラフ、ｙ＝ａ（ｘ）で表され、そのグラフは、原点を通って傾きがα°に等しい直線Ｌ０となっている。ここで、傾きとは、直線Ｌ０がＸ軸となす角θの正接ｔａｎθをいう。
従って、正比例の直線Ｌ０では、熱電対１１０の出力温度が１０００℃のときは、炉芯管温度も１０００℃であり、熱電対１１０の出力温度が例えば８００℃のときは、炉芯管温度も８００℃である。
【００５１】
熱電対１１０を炉芯管４６から離反距離Ｌ１離したときの、炉芯管温度Ｔ℃を推定する際、前記ｙ＝ｆ（ｘ）と平行なｙ＝ｆ（ｘ）＋ｚの曲線Ｌ１に基づき演算される。この曲線Ｌ１によれば、熱電対１１０の出力温度が１０００℃のときは、炉芯管温度は１２５０℃となっている。
【００５２】
以上と同じように、熱電対１１０を炉芯管４６から離反距離Ｌ２離したときの、炉芯管温度Ｔ℃の推定は、ｙ＝ｆ（ｘ）と平行なｙ＝ｆ（ｘ）＋ｚの曲線Ｌ２に基づき演算される。そして、この曲線Ｌ２によれば、熱電対１１０の出力温度が１０００℃のとき、炉芯管温度は１５００℃となっている。
また、熱電対１１０を炉芯管４６から離反距離Ｌ３離したときの、炉芯管温度Ｔ℃の推定は、ｙ＝ｆ（ｘ）と平行なｙ＝ｆ（ｘ）＋ｚの曲線Ｌ３に基づき演算される。そして、この曲線Ｌ３によれば、熱電対１１０の出力温度が１０００℃のとき、炉芯管温度は１７５０℃となっている。
上記と同じように、ｙ＝ｆ（ｘ）と平行なｙ＝ｆ（ｘ）＋ｚの曲線を順次Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６とすることで、出力温度が１０００℃の熱電対１１０により、炉芯管４６の２５００℃までの推定温度を測定することができるようになっている。
【００５３】
このような熱電対１１０の炉芯管４６からの距離Ｌ１〜Ｌ６の位置の確認は、図７に示すように、取付部材１１１のスライド部１１１Ａに記された０〜６位置からなる目盛１２０を、指針１２５に合わせることによって確認される。
指針１２５は、胴部３の外周に設けられ、取付部材１１１の軸方向に沿ってカップリング１１６側に延び、先端がスライド部１１１Ａ側に曲げられ、目盛１２０の０〜６位置を指すことができるように形成されている。
なお、取付部材１１１の外側ストッパ１１８には、スライド部１１１Ａをスライドさせるとき、指針１２５に干渉しないように逃げ溝１１８Ａが形成されている。
【００５４】
目盛１２０の０〜６位置は、それぞれ熱電対１１０と炉芯管４６との離反距離０（接触状態）、離反距離Ｌ１〜Ｌ６に対応している。
すなわち、目盛１２０の０位置は、スライド部１１１Ａの最も外側ストッパ１１８側に記され、取付部材１１１を炉芯管４６側にスライドさせ、熱電対１１０の先端を炉芯管４６に接触させた状態、離反距離０に対応している。
【００５５】
目盛１２０の１位置は、スライド部１１１Ａにおいて目盛０の内側ストッパ１１７寄りに記され、熱電対１１０の先端を炉芯管４６から離反距離Ｌ１だけ離した状態に対応している。
目盛１２０の２位置は、スライド部１１１Ａにおいて目盛１の内側ストッパ１１７寄りに記され、熱電対１１０の先端を炉芯管４６から離反距離Ｌ２だけ離した状態に対応している。
目盛１２０の３位置は、スライド部１１１Ａの内側ストッパ１１８側に記され、熱電対１１０の先端を炉芯管４６から距離Ｌ３だけ離した状態に対応している。
同様に、目盛１２０の６位置は、スライド部１１１Ａの最も内側ストッパ１１８側に記され、熱電対１１０の先端を炉芯管４６から距離Ｌ６だけ離した状態に対応している。
【００５６】
このような炉芯管４６の温度の制御は、前述した図８の関数のグラフにおける直線Ｌ０および曲線Ｌ１〜Ｌ６に基づき、図９に示すような制御手段１３０により行われる。制御手段１３０は、熱電対１１０により検出された温度に基づき、直線Ｌ０および曲線Ｌ１〜Ｌ６の所定の位置から、炉芯管４６の推定温度を演算し、コントローラ１３１を介してヒータ５５の温度を制御するようになっている。
【００５７】
次に、このような熱電対１１０を用いた加熱炉１の温度制御を説明する。
るつぼ５２内に、金属／炭素共晶部材で構成された定点物質を収納し、そのるつぼ５２を、第１炉芯部材４７内の所定位置に押し込み収納した後、炉芯管４６内にアルゴンガスを充満させるとともに、ヒータ５５周囲に、アルゴンガスと５％窒素ガスとの混合ガスを流入させ、加熱炉１を駆動可能状態とする。
【００５８】
校正対象の放射温度計の定点温度が例えば１０００℃なら、取付部材１１１をスライドさせ、目盛０を指針１２５の先端と一致させる。つまり、熱電対１１０の先端と炉芯管４６とを接触させる。
制御手段１３０によりコントローラ１３１を介してヒータ５５を加熱し、熱電対１１０が１０００℃を検出するまで加熱を継続する。
【００５９】
るつぼ５２内の定点物質が溶解し、１０００℃のプラトー状態を覗き窓部１９の覗き窓９７から観察することができたら、クランプ１８を解除して覗き窓部１９を取り外し、次いで、校正したい放射温度計を所定の位置に設置し、るつぼ５２内の定点物質から放射される定点温度の熱輻射を捉え、その放射温度計の表示された温度が正確か否かを計測する。
【００６０】
校正対象の放射温度計の定点温度が、例えば１２５０℃なら、前述と同じように最初の段階で、るつぼ５２内に１２５０℃の定点物質を収納し、そのるつぼ５２を、第１炉芯部材４７内の所定位置に押し込み収納し、加熱炉１を加熱可能な状態とする。そして、取付部材１１１をスライドさせ、目盛１を指針１２５の先端と一致させる。つまり、熱電対１１０の先端を炉芯管４６から距離Ｌ１だけ離し、この熱電対１１０で、１２５０℃を検出できるまでヒータ５５を加熱する。
【００６１】
以後、校正する温度計の温度が、例えば１５００℃、あるいは１７５０℃の場合も、前述と同じように、加熱炉１を加熱可能な状態とする。すなわち、１５００℃の場合は、取付部材１１１をスライドさせ、目盛２を指針１２５の先端と一致させ、熱電対１１０の先端を炉芯管４６から距離Ｌ２だけ離し、この熱電対１１０で、１５００℃を検出できるまでヒータ５５を加熱する。
また、１７５０℃の場合は、取付部材１１１をスライドさせ、目盛３を指針１２５の先端と一致させ、熱電対１１０の先端を炉芯管４６から距離Ｌ３だけ離し、この熱電対１１０で、１７５０℃を検出できるまでヒータ５５を加熱する。
２５００℃の場合は、取付部材１１１をスライドさせ、目盛６を指針１２５の先端と一致させ、熱電対１１０の先端を炉芯管４６から距離Ｌ６だけ離し、この熱電対１１０で、２５００℃を検出できるまでヒータ５５を加熱する。
【００６２】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
(1) 熱電対１１０を炉芯管４６との接触状態から所定距離だけ離反させたときの炉芯管４６の推定温度を、熱電対１１０の出力温度ｔ℃と離反距離に基づく係数とから、制御手段１３０で演算して求めることができるので、例えば、２０００℃以上の温度に対応する離反距離を決めておくことで、熱電対だけで２０００℃以上の高温を検出し、温度を制御できる。従って、部品点数が少なくてすむとともに、熱電対を取り付けるだけでよいので、簡単な構造ですむ。また、熱電対が１個あればよいので費用も安くてすみ、コスト低減を図れる。
【００６３】
(2) 熱電対１１０が炉芯管４６から離反したときの炉芯管４６の推定温度を、制御手段１３０により、熱電対１１０の出力温度ｔ℃と離反距離に基づく係数とから演算して求めることができるので、炉芯管４６の推定温度を容易に求めることができ、これにより、炉芯管４６の温度の制御が容易となる。
【００６４】
(3) 熱電対１１０が複数段階（０〜６位置）で離反可能なので、それぞれの段階の推定温度を求めることができ、従って、温度範囲の異なる複数種類の温度計の校正を１個の熱電対１１０で行うことができ、部品点数を少なくすることができる。
【００６５】
(4) 熱電対１１０を炉芯管４６に対して所定距離離反させるには、取付部材１１１を、取付けボス１１２に対してスライドさせ、スライド部１１１Ａに記された目盛１２０の０〜３位置を指針１２５に合わせればよいので、操作が簡単で、離反距離の設定が容易である。
【００６６】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できるものであれば、次に示すような変形形態でもよいものである。
例えば、前記実施形態では、熱電対１１０として、１０００℃までの温度を検出できるものが使用されているが、これに限らない。１０００℃以上あるいは１０００℃以下検出用の熱電対を使用してもよい。そして、これらの熱電対を使用する場合も、前記実施形態と同様に、熱電対が炉芯管から離反したときの熱電対の出力温度と離反距離に基づく係数とから、炉芯管の推定温度を演算して求めることが好ましい。
【００６７】
また、前記実施形態では、炉芯管４６の推定温度を求める場合、熱電対１１０が炉芯管４６から離反したときの熱電対１１０の出力温度と離反距離に基づく係数とから求めていたが、これに限らない。図１０に示すように、離反距離に対応して熱電対の出力温度ｔ℃と炉芯管４６の推定温度Ｔ℃との関係を設定した複数のテーブル１４１Ａ、１４１Ｂ、１４１Ｃ、１４１Ｄ…１４１Ｇを、前記制御手段１３０に備えさせてもよい。
【００６８】
テーブル１４１Ａには、予め、離反距離Ｌ０、つまり、熱電対１１０を炉芯管４６に接触したときの、熱電対１１０の出力に対応する炉芯管４６の温度が記載され、テーブル１４１Ｂには、離反距離Ｌ１のときの、熱電対１１０の出力に対応する炉芯管４６の温度が記載されている。また、テーブル１４１Ｃには、離反距離Ｌ３のときの、熱電対１１０の出力に対応する炉芯管４６の温度が記載され、さらに、テーブル１４１Ｄには、離反距離Ｌ３のときの、熱電対１１０の出力に対応する炉芯管４６の温度がそれぞれ予め記載されている。また、制御手段１３０は、順次、図８の曲線Ｌ４、Ｌ５に相当するテーブル（図略）と、図８の曲線Ｌ６に相当するテーブル１４１Ｇを備え、テーブル１４１Ｇには、離反距離Ｌ６のときの、熱電対１１０の出力に対応する炉芯管４６の温度がそれぞれ予め記載されている。
制御手段１３０は、入力された離反距離に対応するいずれかのテーブル１４１Ｂ等を選び出し、そのテーブル１４１Ｂ等の中から、熱電対１１０の出力温度ｔ℃に対応する炉芯管４６の温度Ｔ℃を選び出し、炉芯管４６が所定温度となるまでヒータ５５を加熱するようになっている。
【００６９】
さらに、前記第１実施形態では、熱電対１１０の炉芯管４６からの離反距離を、離反距離０（接触状態）〜Ｌ６の７段階に設定したが、これに限らない。７段階以上でもよくあるいは７段階以下でもよい。
【００７０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の加熱炉の温度制御装置によれば、熱電対を炉芯管との接触状態から所定距離だけ離反させたときの炉芯管の推定温度を制御手段により求めることができる。例えば、２０００℃以上の温度に対応する離反距離を決めておくことで、熱電対だけで２０００℃以上の高温を検出し、温度を制御できる。従って、部品点数が少なくてすむとともに、熱電対を取り付けるだけでよいので、簡単な構造ですむ。また、熱電対が１個あればよいので費用も安くてすみ、コスト低減を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る加熱炉の温度制御装置の位置実施形態を示す全体縦断面図である。
【図２】図１におけるII矢視図である。
【図３】前記実施形態の面状発熱体を示す斜視図である。
【図４】前記実施形態の面状発熱体の取付け状態を示す縦断面図である。
【図５】図１におけるＡ部を示す詳細図である。
【図６】前記実施形態の要部を示す縦断面図である。
【図７】前記実施形態の熱電対の取付構造を示す縦断面図である。
【図８】前記実施形態の熱電対の出力温度と発熱体の温度との関係を表すグラフである。
【図９】前記実施形態の制御手段を示す構成図である。
【図１０】本発明の一変形形態を示す図である。
【符号の説明】
１加熱炉
４６炉芯管
５２るつぼ
５５発熱体である面状のヒータ
１１０熱電対
１１１取付部材
１１１Ａスライド部
１２０目盛
１２５指針
１３０制御手段
Ｌ０離反距離０（接触状態）
Ｌ１離反距離１
Ｌ２離反距離２
Ｌ３離反距離３
Ｌ６離反距離６[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a temperature control device for a heating furnace, and more specifically, for example, temperature control of a heating furnace used for precision calibration of a thermometer used in a high temperature region of 2000 ° C. or higher, such as a radiation thermometer and a thermocouple. Relates to the device.
[0002]
[Background]
As a temperature scale for calibrating a thermometer, there is an international temperature scale (ITS-90) based on an international agreement. In this ITS-90, the freezing point or melting point of some pure metals is adopted as a temperature defining fixed point above the normal temperature range, and the temperature value and the interpolation method between them are defined.
[0003]
As described in JIS C 1612 “General Rules for Performance Tests for Radiation Thermometers”, a fixed point is used to construct a thermometer. A pure metal serving as a fixed point is cast into a graphite crucible and the crucible is heated to a temperature. There is known a method in which the temperature is changed in a variable furnace and observed when the temperature of the crucible is raised or lowered. Here, in the state where the liquid phase and the solid phase of the fixed point substance coexist, there is a time point at which the temperature change disappears due to latent heat (plateau state). This time point is observed as a temperature fixed point, and the temperature fixed point and the thermometer to be calibrated The thermometer is calibrated by comparing and contrasting the temperature.
[0004]
On the other hand, in the current standard supply system (traceability) of temperature scales in Japan, as the temperature fixed point used for the radiation thermometer, zinc: 419.527 ° C, aluminum: 660.323 ° C, silver: 961.78 ° C, gold; The radiation thermometer is calibrated at these fixed points, interpolated and extrapolated, and scaled in the range of 400 to 2000 ° C. using 106.41 ° C., copper; 1084.62 ° C.
Among the above fixed points, the highest temperature is a copper point of 1084.62 ° C., which is used as a practical fixed point in a high temperature range.
[0005]
In a high temperature range above the copper point, a practical fixed point cannot be realized using pure metal due to the problem of contamination of fixed point substances due to reaction with the crucible material, etc., so the uncertainty of the temperature scale increases rapidly as the temperature rises. Increased, causing a large deterioration in accuracy.
For example, the uncertainty of setting of ITS-90 in Japan at 2000 ° C is about 1 ° C. Similarly, the supply accuracy of domestic traceability at 2000 ° C reaches about 8 ° C at the setting company level, and the accuracy deteriorates rapidly. ing.
[0006]
In order to further reduce the uncertainty of the temperature scale in the high temperature range above the copper point, it is necessary to set, maintain and supply the scale without using interpolation / extrapolation. Therefore, a technique capable of realizing a temperature fixed point in a high temperature range of 2000 ° C. or more exceeding the copper point is desired, and development is in progress.
[0007]
As a result, a new series of high-temperature fixed points using a metal-carbon eutectic as a fixed point material has been devised by one of the inventors of the present invention and is under development as a practical fixed point (Japanese Patent No. 2987459). Of this series of high-temperature fixed points, Ir-C, Re-C, and Os-C have fixed-point temperatures of 2290 ° C, 2474 ° C, and 2732 ° C, respectively. Furthermore, as a fixed point at a higher temperature, a series of fixed points having a metal carbide-carbon eutectic as a fixed point substance are also being developed by the inventors of the present invention (Japanese Patent Application No. 2000-058447), and these all exceed 2000 ° C. It has a fixed point temperature in the temperature range.
[0008]
In order to put these high-temperature fixed points into practical use, a furnace for heating a fixed-point crucible into which these fixed-point materials are cast and raising or lowering the temperature of the crucible around the fixed-point temperature is necessary. As a condition of this furnace,
1) The temperature can be repeatedly raised to 2000 ° C. or higher.
2) Keep the furnace atmosphere clean so as not to contaminate the fixed-point material.
3) An oxygen-free atmosphere so that the graphite crucible does not burn.
4) Good temperature distribution so that melting and solidification proceed uniformly in the crucible.
5) The temperature of the crucible can be measured from the outside to the thermometer to be calibrated.
6) Highly accurate temperature control is possible.
In addition, in order to be able to supply a temperature scale in a traceable form through a high-temperature fixed point from Japan's primary standards to thermometer calibration operators and even end thermometer users,
7) It is desirable that it is small and inexpensive, and that the amount of power, cooling water, and gas used is small.
[0009]
Examples of furnaces that can be used at high temperatures include: 1. Furnace using graphite heater (graphite); 2. Furnace using tungsten mesh 3. A furnace using a high frequency induction heating furnace. Four types of furnaces using C / C composite materials (carbon / carbon composite materials) are known.
[0010]
Of these, In a furnace using a graphite heater (graphite), since graphite is vulnerable to thermal shock, durability must be provided. Therefore, the heater thickness is increased. For example, a heater thickness of 10 mm or more is required. As a result, there is a problem that the electrical resistance becomes small and a large current flows, so that the equipment becomes large and the price is expensive. Furthermore, in this type of annular furnace, the graphite furnace core tube is usually directly energized and heated, but since both ends of the furnace core tube are in contact with the water-cooled copper electrode, a steep temperature gradient from 2000 ° C. to room temperature. Is generated in the furnace core tube and is not suitable as a fixed point furnace.
[0011]
2. In a furnace using a tungsten mesh, there is a problem that tungsten vapor contaminates the fixed point material in the crucible and the temperature fixed point is not reproducible.
3. In a furnace using a high-frequency induction heating furnace, a current is directly passed through the crucible by induction to heat it, but it is difficult to generate a current uniformly in the metal in the crucible, and a temperature distribution occurs. I can not use it. In addition, since a large current flows through the induction coil, there is a problem that the equipment becomes large and expensive.
[0012]
4). As a furnace using a C / C composite material (carbon / carbon composite material) as a heater, a furnace using a heater described in Japanese Patent No. 2854864 is known. This furnace has the following characteristics.
(A) Mechanical strength is higher than conventional carbon heaters. For example, the tensile strength is about 8 times that of the carbon heater, and the bending strength is about 2.5 times.
(B) Therefore, the thermal shock resistance is excellent, and the C / C composite heater is about 1 mm thinner than a graphite heater, and about 1 mm is sufficient. Therefore, the electric resistance of the heater can be increased, heating can be performed with a small current, and the apparatus can be easily reduced in size and cost.
(C) Since the heater is plate-shaped, the heater itself can be made lightweight, and it is not necessary to make the heater terminal part (electrode part) firmly. For this reason, the escape of heat from the electrode portion is small, and the temperature distribution of the heater becomes uniform. Furthermore, since the furnace core tube can be indirectly heated, a uniform temperature distribution of the furnace core tube is easily obtained.
(D) The entire furnace, including the heater, can be made of graphite material such as C / C composite material, and there is no risk of contamination by metal vapor.
The C / C composite material is a carbon fiber and a carbon composite material obtained by using carbon fiber as a core material and solidifying it with carbon. Moreover, as a manufacturing method of C / C composite material, after impregnating a carbon fiber with a phenol resin as a binder, heat treatment is performed, and this is repeated several times.
[0013]
In a furnace using such a C / C composite material, the temperature of the heater having a high temperature of 2000 ° C. or higher must be controlled. In order to perform high temperature control, it is necessary to first detect the temperature of the heater. In this case, for example, a thermocouple is used for temperature detection. However, temperature detection up to 1200 ° C. can be performed with the K thermocouple. Further, the tungsten thermocouple can detect the temperature up to 1800 ° C., but is rapidly deteriorated. In any case, there is a problem that a thermocouple cannot detect a high temperature of 2000 ° C. or higher.
[0014]
On the other hand, the radiation thermometer can detect a high temperature of 2000 ° C. or higher. Therefore, the temperature of the heater can be controlled by using only a radiation thermometer and detecting a temperature in a range from 1000 ° C. or lower to 2500 ° C., for example. However, a radiation thermometer corresponding to each temperature is required in order to detect a plurality of temperatures in a temperature range of 1000 ° C. or lower to 2500 ° C. However, since a radiation thermometer is expensive, a wide range of temperatures is required. There is a problem that it is costly to prepare various types of radiation thermometers to cope with the above.
[0015]
Therefore, it is conceivable to use a thermocouple and a radiation thermometer, which are less expensive than the radiation thermometer, and use the thermocouple and the radiation thermometer appropriately according to the temperature by a control device.
In this method, a thermocouple is used to deal with temperatures up to 1000 ° C, for example, and higher temperatures, eg up to 2500 ° C, are dealt with with a radiation thermometer. The control device switches and controls the thermocouple and the radiation thermometer as appropriate.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the temperature control of the heating furnace as described above, a thermocouple and a radiation thermometer are provided, and these are appropriately switched by the control means so that they correspond to the temperature of the thermometer to be calibrated. Is required, and the mounting structure is complicated. Further, in order to deal with a plurality of stages of temperature, a plurality of thermocouples and radiation thermometers must be prepared, which increases the number of parts and increases the cost.
[0017]
An object of the present invention is to provide a temperature control device for a heating furnace that requires a small number of parts, can detect a high temperature with a simple structure, can control the temperature, and can reduce the cost.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the heating furnace includes a furnace main body, a furnace core tube that is provided in the furnace main body and accommodates an object to be heated, and heats the furnace core tube and the object to be heated. A heating element, a thermocouple for detecting the temperature of the furnace core tube, and a control means for controlling the temperature of the furnace core tube by the temperature detected by the thermocouple,
The thermocouple is provided so as to be able to contact and separate from the furnace core tube, and the control means is configured to determine the furnace based on the output temperature and separation distance of the thermocouple when the thermocouple is separated from the furnace core tube. An estimated temperature of the core tube is obtained, and the temperature of the furnace core tube is controlled based on the estimated temperature.
[0019]
According to the present invention as described above, the estimated temperature of the furnace core tube when the thermocouple is separated from the contact state with the furnace core tube by a predetermined distance can be obtained by the control means. For example, by determining a separation distance corresponding to a temperature of 2000 ° C. or higher, a high temperature of 2000 ° C. or higher can be detected only by a thermocouple, and the temperature can be controlled. Therefore, the number of parts can be reduced, and only a thermocouple needs to be attached. Further, since only one thermocouple is required, the cost can be reduced and the cost can be reduced.
[0020]
Invention of Claim 2 is the temperature control apparatus of the heating furnace of Claim 1,
The separation distance is set in a plurality of successive stages.
According to the present invention, since the thermocouple can be continuously separated in a plurality of stages, the estimated temperature of each stage can be obtained. Therefore, one calibration of a plurality of types of thermometers having different temperature ranges can be performed. This can be done with a thermometer.
[0021]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the temperature control device for a heating furnace according to the second aspect, wherein the control means determines the output temperature and the separation distance of the thermocouple when the thermocouple is separated from the furnace core tube. It is characterized in that an estimated temperature is calculated from a base coefficient.
According to the present invention, the thermocouple is separated from the furnace core tube so that the temperature corresponds to the temperature of the thermometer to be calibrated and calculated by the control means. This can be easily obtained, and this makes it easy to control the temperature of the furnace core tube.
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the temperature control apparatus for a heating furnace according to the second aspect, wherein the control means is configured to output an output of the thermocouple and a temperature of the furnace core tube corresponding to each separation distance. A plurality of tables having a relationship set, and one of the tables corresponding to the input separation distance is selected, and the temperature of the furnace core tube corresponding to the output of the thermocouple is selected from the table. It is what.
According to the present invention, the estimated temperature of the furnace core tube can be easily obtained because the temperature of the thermometer to be calibrated can be selected from the plurality of tables by the control means. This makes it easier to control the temperature of the furnace core tube.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a temperature control device for a heating furnace according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the heating furnace 1 of the present embodiment is a horizontal and electric heating electric furnace type thermometer calibration fixed point black body furnace so that the temperature of various thermometers can be calibrated. It has become.
[0024]
The heating furnace 1 includes a furnace body 2, an inert gas introduction means 5 and a gas replacement vacuum exhaust means 6 provided in the furnace body 2, and a C / C composite (carbon / carbon composite material) which is a planar heating element. The heater 55, one thermocouple 110 (see FIG. 7) for detecting the temperature of the furnace core tube 46, and control means 130 (for controlling the temperature of the furnace core tube 46 based on the temperature detected by the thermocouple 110) 9).
[0025]
The furnace body 2 includes a body portion 3 and flanges 10 and 11 at both ends thereof. The body 3 has a double structure including an outer body 30 and an inner body 31.
Outside the flange 10, gas introducing members 13, 14 and the like constituting the inert gas introducing means 5 are provided. Further, on the outside of the flange 11, an air intrusion prevention mechanism 17, which includes a gas discharge member 16 which is a gas discharge port and a gas blow inlet, a clamp 18, a viewing window portion 19 for calibrating the lid, and the like are provided. ing.
[0026]
Inside the inner drum 31 of the barrel 3, for example, six guides 35 of a predetermined length formed by round bars at equal positions along the longitudinal direction of the inner barrel 31 and along the inner circumference. Is fixed. These guides 35 attach and support the outer heat insulating member 37 and the like. The outer heat insulating member 37 and the inner heat insulating member 42 are sandwiched between the first heat insulating portion 33 and the second heat insulating portion 45 at both end surfaces.
[0027]
That is, a first heat insulating portion 33 is provided on the end face on the flange 10 side, and the first heat insulating portion 33 includes a first end heat insulating member 39, a first press plate 36 and a third press plate 34. 1 The inner end heat insulating member 43 is sandwiched between unillustrated graphite bolts and nuts.
Similarly, a second heat insulating portion 45 is provided on the end surface on the flange 11 side. The second heat insulating portion 45 includes a second presser plate 38, a second end heat insulating member 40, and a second inner end heat insulating member 44. The fourth presser plate 41 is included.
These presser plates 36, 38, 34, 41 are made of a C / C composite material, and the heat insulating members 37, 39, 40, 42, 43 are made of carbon felt.
[0028]
Holes are formed in the central portions of the first and second inner end heat insulating members 43 and 44, respectively, and a furnace core tube 46 is provided by being fitted into these holes. The furnace core tube 46 is continuous with the first furnace core member 47 provided in the first and second inner end heat insulating materials 43 and 44 and the first furnace core member 47 and extends to the flange 11 side. And a second furnace core member 48.
[0029]
Both the first and second furnace core members 47 and 48 are formed of a C / C composite material (carbon / carbon composite material). Among these, the first furnace core member 47 has one end abutting on the side surface of the first end heat insulating member 39 and the other end extending to the same position as the outer side surface of the second end heat insulating member 44. The second core member 48 is continuous with the first core member 47 and supported by passing through the support pipe 49 in the middle, and the other end of the ring member 50 provided near the center of the flange 11. It extends to.
[0030]
A crucible 52 is accommodated inside the first furnace core member 47 of such a furnace core tube 46. The crucible 52 is made of graphite, and a predetermined fixed point substance is accommodated therein. This fixed-point substance is composed of a metal / carbon eutectic member and can be heated to 2475 ° C. or higher.
The crucible 52 is held at a predetermined position inside the furnace core tube 46 by a holding member (not shown).
[0031]
A C / C which is a planar heating element as shown in FIG. 3 with a predetermined gap from the outer periphery of the first furnace core member 47 around the first furnace core member 47 of the furnace core tube 46. A composite (carbon / carbon composite material) heater 55 is provided.
The heater 55 is formed by combining a thin plate, for example, six planar members 55A to 55F of about 1 mm. The planar members 55A to 55F are formed separately from each other. For example, one end portions on the first inner end heat insulating member 43 side are connected by a connecting member 56 having a predetermined length. Each planar member 55A to 55F has a notch 55G having a predetermined length extending from the end on the connection member 56 side to the second furnace core member 48 side along the first furnace core member 47. .
[0032]
Of each of the planar members 55A to 55F, for example, one end of the planar member 55A and one end of the planar member 55D are protruded from the other planar members 55B and the like at relative positions to each other, and the planar members 55A and 55D An electrode 58 is provided at one end, and each planar member 55A to 55F is heated by flowing an electric current from these electrodes 58, whereby the first furnace core member 47 is heated and finally the crucible 52 is heated. It has become.
[0033]
As shown in FIG. 4, the heater 55 is arranged such that the projecting ends of the planar members 55 </ b> A and 55 </ b> D are disposed on the flange 10 side beyond the first presser plate 36, and the electrode 58 at the end is heated by a bolt 59. It is fixedly attached to the attachment member 60. The heater mounting member 60 is fixed to a mounting plate 62 by bolts 61. The mounting plate 62 is fixed to a current introduction terminal 64 through an insulator 63 fixed to the flange 10, as shown in FIG. Has been.
[0034]
As shown in FIG. 1, the inert gas introduction means 5 includes an argon gas introduction part 65 for introducing argon gas into the furnace core tube 46, and a mixture of argon gas and, for example, 5% nitrogen gas in the body part 3. And a mixed gas introducing portion 66 for introducing gas.
The argon gas introduction unit 65 injects argon gas into the furnace core tube 46 so that a metal highly reactive with the crucible 52 accommodated in the furnace core tube 46 does not exist in the furnace core tube 46. It is provided in order to make the inside of the furnace core tube 46 into an argon gas atmosphere, and as shown in FIG. The gas introduction member 14 is provided on the side surface of the gas pipe 67, and the gas pipe 67 is provided on the flange 10.
[0035]
Another pipe 68 is connected to the front end of the gas pipe 67 on the furnace core tube 46 side, and the front end of the pipe 68 enters a hole opened in the first end heat insulating member 39. As a result, as described above, since the furnace core tube 46 is in contact with the side surface of the first end heat insulating member 39, the argon gas introduced from the gas introduction member 14 can be introduced into the furnace core tube 46. It has become.
Here, the argon gas introduction part 65 is configured including the gas introduction member 14, the gas pipe 67 and the pipe 68.
[0036]
As shown in detail in FIG. 5, the mixed gas introducing portion 66 includes a mixed gas introducing member 13 having one end provided outside the flange 10, and a pipe 69 is connected to the introducing member 13. The pipe 69 extends toward the furnace core tube 46 in parallel with the center line of the body portion 3, penetrates the first end heat insulating member 39 and the first inner end heat insulating material 43, and the tip contacts the presser plate 70. It is touched.
The presser plate 70 is provided with a gas introduction hole 70 </ b> A so that the mixed gas of argon gas and 5% nitrogen gas introduced from the gas introduction member 13 is outside the furnace core tube 46, that is, a heater. The outside of the furnace core tube 46 is heated in a mixed gas atmosphere of argon gas and, for example, 5% nitrogen gas.
[0037]
Then, the mixed gas passes through the inside of the body through the gap between the outer and inner heat insulating members 37 and 42, and is discharged to the outside from the mixed gas discharge port 71 (see FIG. 1) provided in the body 3. It has become. Further, the mixed gas introducing portion 66 is configured including the gas introducing member 13, the pipe 69, and the like.
[0038]
As shown in FIGS. 1 and 6, a lid member 88 is provided outside the flange 11, and the ring member 50 is inserted into the center of the lid member 88. Further, an exhaust / blow mechanism 17 constituting the air intrusion prevention mechanism is provided outside the lid member 88.
The exhaust / blow mechanism 17 includes a flange member 90 that is fixed to the lid member 88 with the holding ring 51 interposed between the ring member 50, an outer cylinder member 91 and an inner cylinder member 92 that are provided on the flange member 90, A blow member 93 connected to the inner cylinder member 92 is provided.
[0039]
The blow member 93 is made of, for example, a sintered metal obtained by compressing and molding metal powder and sintering at a temperature below the melting point. As shown in FIG. 6, the outer cylinder member 91 is provided with the gas discharge member 16, and during normal operation, argon gas flowing through the furnace core tube 46 passes through the gas discharge member 16 into the atmosphere. It is supposed to be discharged.
The gas discharge member 16 also blows argon gas or nitrogen gas toward the blow member 93 when the viewing window 19 is removed, and the blown gas is blown from a sintered metal. After being absorbed so as to soak into the member 93, it is uniformly discharged from the inside of the blow member 93 and discharged to the outlet B side. Therefore, air from the outside does not enter the furnace core tube 46.
[0040]
Although not shown, the gas discharge member 16 is connected to two valves. When one valve is closed and the other valve is opened, the argon gas in the furnace core tube 46 is discharged from the other valve to the outside. When the other valve is closed and one valve is opened, argon gas or nitrogen gas can flow into the blow member 93 from the one valve. That is, the gas discharge member 16 plays two roles, gas discharge and argon gas or nitrogen gas flow.
[0041]
The clamp 18 is provided at the tip of the outer cylinder member 91 of the exhaust / blow mechanism 17. The clamp 18 can be divided into two in the radial direction with one end portion as a fulcrum, and the viewing window portion 19 can be easily attached to and detached from the outer cylinder member 91 of the exhaust / blow mechanism 17.
[0042]
Returning to FIG. 1, the viewing window portion 19 is for observing the plateau state of the fixed-point substance in the crucible 52, and an outer flange 98 and an inner flange 99 sandwiching a viewing window 97 formed of quartz glass therebetween. And a cylindrical member 101 is provided on the inner flange 99. As described above, the viewing window portion 19 can be clamped and unclamped by the clamp 18 and can be easily attached to and detached from the exhaust / blow mechanism 17 even during the temperature rise. .
[0043]
As shown in FIG. 2, a vacuum exhaust port 32 that constitutes the gas replacement vacuum exhaust means 6 is provided on the side of the body portion 3 together with a vacuum device (not shown). The vacuum exhaust port 32 is provided in the furnace core tube 46 and the body part 3 so that the furnace core tube 46 and the body part 3 are brought into an inert gas atmosphere after the crucible 52 is inserted into and removed from the furnace core pipe 46. The air is extracted by the vacuum device.
[0044]
Moreover, as shown in FIGS. 2 and 7, a thermocouple 110 is provided on the side portion of the body portion 3 via an attachment member 111. The front end of the mounting member 111 can be in contact with the first furnace core member 47 of the furnace core tube 46, and the separation distance from the first furnace core member 47 can be adjusted.
[0045]
Here, a thermocouple 110 that can detect a temperature up to 1000 ° C., for example, is used. On the other hand, the heating furnace 1 can be heated to, for example, 2500 ° C., and the temperature of the heating furnace 1 cannot be detected by the thermocouple 110 as it is.
Therefore, as described above, the present invention adjusts the separation distance of the thermocouple 110 from the first furnace core member 47 of the furnace core tube 46 so that the thermocouple 110 can cope with up to 2500 ° C. It is what.
[0046]
That is, the mounting boss 112 is provided on the side surface of the body portion 3 and from the outer body 30 to the inner body 31, and the mounting member 111 is slidably provided inside the mounting boss 112. The attachment member 111 is formed of a rod-shaped member, a thermocouple 110 is provided at the front end of the heater 55, and an electric wire connection member 113 is provided at the external end of the body 3.
A predetermined portion sandwiching the outer cylinder 30 and the inner cylinder 31 of the mounting member 111 is a slide portion 111A, and the slide portion 111A is slidable inside the mounting boss 112. Here, the slide portion 111A and the mounting boss 112 are in a fitted state such that they are normally pushed and moved by hand.
[0047]
An O-ring 114 attached to the slide portion 111A of the attachment member 111 and an O-ring retainer 115 that allows the slide portion 111A to be inserted and press the O-ring 114 are provided at the outer end of the attachment boss 112. Furthermore, a coupling 116 is provided that allows the slide portion 111A to be inserted and is screwed to the outer periphery of the mounting boss 112 to fix the O-ring presser 115.
[0048]
An internal stopper 117 is provided at one end of the slide portion 111A of the attachment member 111, and an external stopper 118 is provided at the other end, so that the attachment boss 112 does not come out of the body portion 3, and coupling From 116, it cannot move to the inner side of the body part 3 ahead.
[0049]
By sliding the mounting member 111 as described above, the thermocouple 110 is continuously contacted in a plurality of stages, for example, from the separation distances L1 to L6, from the state of the separation distance 0 in which the thermocouple 110 is brought into contact with the furnace core tube 46. Can be approached and separated.
Since the thermocouple 110 corresponding to the temperature up to 1000 ° C. is used, the temperature up to 1000 ° C. can be detected while being in contact with the furnace core tube 46, and the separation distance L 1 is separated from the furnace core tube 46. The temperature in the state, the temperature in the state separated by the separation distance L2, the temperature in the state separated by the separation distance L3, and the temperature in the state separated by the separation distances L4 to L6 are set.
[0050]
Such a relationship between the distance and the temperature is based on the output temperature t ° C. of the thermocouple 110 when the thermocouple 110 is separated from the furnace core tube 46 by the control means 130 (see FIG. 9) and a coefficient based on the separation distance. It is obtained by calculating the estimated temperature.
That is, the relationship between the output temperature t ° C. of the thermocouple 110 and the separation distance is shown in the graph of FIG. Here, the vertical axis (Y) is the furnace tube temperature T ° C, and the horizontal axis (X axis) is the thermocouple output temperature t ° C. In one function y = f (x), y is directly proportional to x. In a state in which the thermocouple 110 is in contact with the furnace core tube 46, for example, a graph of the function, y = a (x), is represented by an inclination of α ° through the origin. It is an equal straight line L0. Here, the inclination means a tangent tan θ of an angle θ formed by the straight line L0 and the X axis.
Therefore, in the straight line L0 in direct proportion, when the output temperature of the thermocouple 110 is 1000 ° C., the furnace core tube temperature is also 1000 ° C., and when the output temperature of the thermocouple 110 is 800 ° C., for example, the furnace core tube temperature is also 800 ° C.
[0051]
When estimating the furnace core tube temperature T ° C. when the thermocouple 110 is separated from the furnace core tube 46 by the separation distance L1, based on the curve L1 of y = f (x) + z parallel to the y = f (x). Calculated. According to this curve L1, when the output temperature of the thermocouple 110 is 1000 ° C., the furnace core tube temperature is 1250 ° C.
[0052]
Similarly to the above, when the thermocouple 110 is separated from the furnace core tube 46 by the separation distance L2, the estimation of the furnace core tube temperature T ° C is y = f (x) + z parallel to y = f (x). Calculation is performed based on the curve L2. And according to this curve L2, when the output temperature of the thermocouple 110 is 1000 degreeC, the furnace core tube temperature is 1500 degreeC.
Further, the estimation of the furnace core tube temperature T ° C. when the thermocouple 110 is separated from the furnace core tube 46 is based on the curve L3 of y = f (x) + z parallel to y = f (x). Calculated. And according to this curve L3, when the output temperature of the thermocouple 110 is 1000 degreeC, the furnace core tube temperature is 1750 degreeC.
Similarly to the above, by setting the curve of y = f (x) + z parallel to y = f (x) to L4, L5, and L6 in sequence, the thermocouple 110 having an output temperature of 1000 ° C. 46, the estimated temperature up to 2500 ° C. can be measured.
[0053]
Confirmation of the position of the distance L1-L6 from the furnace core tube 46 of such a thermocouple 110 confirms the scale 120 which consists of 0-6 position marked on the slide part 111A of the attachment member 111, as shown in FIG. , By confirming with the pointer 125.
The pointer 125 is provided on the outer periphery of the body 3, extends toward the coupling 116 along the axial direction of the attachment member 111, has a tip bent toward the slide portion 111 </ b> A, and indicates the 0 to 6 position of the scale 120. It is formed to be able to.
The outer stopper 118 of the attachment member 111 is formed with a relief groove 118A so as not to interfere with the pointer 125 when the slide portion 111A is slid.
[0054]
The 0 to 6 positions of the scale 120 correspond to the separation distance 0 (contact state) and the separation distances L1 to L6 between the thermocouple 110 and the furnace core tube 46, respectively.
That is, the 0 position of the scale 120 is indicated on the outermost stopper 118 side of the slide portion 111A, the attachment member 111 is slid toward the furnace core tube 46, and the tip of the thermocouple 110 is in contact with the furnace core tube 46. This corresponds to a separation distance of 0.
[0055]
One position of the scale 120 is marked near the inner stopper 117 of the scale 0 in the slide portion 111A, and corresponds to a state where the tip of the thermocouple 110 is separated from the furnace core tube 46 by the separation distance L1.
The two positions of the scale 120 are marked near the inner stopper 117 of the scale 1 in the slide portion 111A, and correspond to the state where the tip of the thermocouple 110 is separated from the furnace core tube 46 by the separation distance L2.
The three positions of the scale 120 are indicated on the inner stopper 118 side of the slide portion 111A, and correspond to the state where the tip of the thermocouple 110 is separated from the furnace core tube 46 by a distance L3.
Similarly, the six positions of the scale 120 are indicated on the innermost stopper 118 side of the slide portion 111A, and correspond to the state where the tip of the thermocouple 110 is separated from the furnace core tube 46 by a distance L6.
[0056]
Such control of the temperature of the furnace core tube 46 is performed by the control means 130 as shown in FIG. 9 based on the straight line L0 and the curves L1 to L6 in the graph of the function of FIG. Based on the temperature detected by the thermocouple 110, the control means 130 calculates the estimated temperature of the furnace core tube 46 from the predetermined positions of the straight line L0 and the curves L1 to L6, and sets the temperature of the heater 55 via the controller 131. It comes to control.
[0057]
Next, temperature control of the heating furnace 1 using such a thermocouple 110 will be described.
A fixed-point material made of a metal / carbon eutectic member is stored in the crucible 52, and the crucible 52 is pushed into a predetermined position in the first furnace core member 47 and then stored in the furnace core tube 46 with an argon gas. And a mixed gas of argon gas and 5% nitrogen gas is allowed to flow around the heater 55 so that the heating furnace 1 can be driven.
[0058]
If the fixed point temperature of the radiation thermometer to be calibrated is 1000 ° C., for example, the mounting member 111 is slid so that the scale 0 coincides with the tip of the pointer 125. That is, the tip of the thermocouple 110 and the furnace core tube 46 are brought into contact with each other.
The heater 55 is heated by the controller 130 via the controller 131, and the heating is continued until the thermocouple 110 detects 1000 ° C.
[0059]
When the fixed point substance in the crucible 52 is dissolved and a plateau state of 1000 ° C. can be observed from the viewing window 97 of the viewing window 19, the clamp 18 is released, the viewing window 19 is removed, and then the radiation to be calibrated A thermometer is installed at a predetermined position, the thermal radiation of the fixed point temperature radiated from the fixed point substance in the crucible 52 is captured, and whether or not the displayed temperature of the radiation thermometer is accurate is measured.
[0060]
If the fixed point temperature of the radiation thermometer to be calibrated is, for example, 1250 ° C., the fixed point material of 1250 ° C. is stored in the crucible 52 in the first stage as described above, and the crucible 52 is placed in the first furnace core member 47. The heating furnace 1 is brought into a state where it can be heated by being pushed in and stored in a predetermined position. Then, the mounting member 111 is slid so that the scale 1 coincides with the tip of the pointer 125. That is, the tip of the thermocouple 110 is separated from the furnace core tube 46 by a distance L1, and the heater 55 is heated by this thermocouple 110 until 1250 ° C. can be detected.
[0061]
Thereafter, even when the temperature of the thermometer to be calibrated is, for example, 1500 ° C. or 1750 ° C., the heating furnace 1 is brought into a heatable state as described above. That is, in the case of 1500 ° C., the mounting member 111 is slid, the scale 2 is aligned with the tip of the pointer 125, the tip of the thermocouple 110 is separated from the furnace core tube 46 by a distance L 2, and this thermocouple 110 is 1500 ° C. The heater 55 is heated until it can be detected.
In the case of 1750 ° C., the mounting member 111 is slid, the scale 3 is aligned with the tip of the pointer 125, the tip of the thermocouple 110 is separated from the furnace core tube 46 by a distance L 3, and the thermocouple 110 is 1750 ° C. The heater 55 is heated until it can be detected.
In the case of 2500 ° C., the mounting member 111 is slid, the scale 6 is made to coincide with the tip of the pointer 125, the tip of the thermocouple 110 is separated from the furnace core tube 46 by a distance L6, and this thermocouple 110 detects 2500 ° C. Heat the heater 55 until possible.
[0062]
According to this embodiment, there are the following effects.
(1) The estimated temperature of the furnace core tube 46 when the thermocouple 110 is separated from the contact state with the furnace core tube 46 by a predetermined distance is calculated from the output temperature t ° C. of the thermocouple 110 and a coefficient based on the separation distance. Since it can be calculated and calculated by the control means 130, for example, by determining a separation distance corresponding to a temperature of 2000 ° C. or higher, a high temperature of 2000 ° C. or higher can be detected only by a thermocouple, and the temperature can be controlled. Therefore, the number of parts can be reduced, and only a thermocouple needs to be attached. Further, since only one thermocouple is required, the cost can be reduced and the cost can be reduced.
[0063]
(2) The estimated temperature of the furnace core tube 46 when the thermocouple 110 is separated from the furnace core tube 46 is calculated by the control means 130 from the output temperature t ° C. of the thermocouple 110 and a coefficient based on the separation distance. Therefore, it is possible to easily obtain the estimated temperature of the furnace core tube 46, which makes it easy to control the temperature of the furnace core tube 46.
[0064]
(3) Since the thermocouple 110 can be separated in a plurality of stages (positions 0 to 6), the estimated temperature of each stage can be obtained. Therefore, calibration of a plurality of types of thermometers having different temperature ranges can be performed with one thermocouple. This can be done in pairs 110, and the number of parts can be reduced.
[0065]
(4) To move the thermocouple 110 away from the furnace core tube 46 by a predetermined distance, the mounting member 111 is slid with respect to the mounting boss 112, and the 0 to 3 positions of the scale 120 marked on the slide portion 111A are set. Since it suffices to match the pointer 125, the operation is simple and the setting of the separation distance is easy.
[0066]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be modified as follows as long as the object of the present invention can be achieved.
For example, in the above embodiment, the thermocouple 110 is capable of detecting a temperature up to 1000 ° C., but is not limited thereto. A thermocouple for detection at 1000 ° C. or higher or 1000 ° C. or lower may be used. And even when using these thermocouples, as in the above embodiment, the estimated temperature of the furnace core tube from the output temperature of the thermocouple when the thermocouple is separated from the furnace core tube and the coefficient based on the separation distance. It is preferable to calculate by calculating.
[0067]
In the above embodiment, when the estimated temperature of the furnace core tube 46 is obtained, it is obtained from the output temperature of the thermocouple 110 when the thermocouple 110 is separated from the furnace core tube 46 and a coefficient based on the separation distance. Not limited to this. As shown in FIG. 10, a plurality of tables 141A, 141B, 141C, 141D... 141G in which the relationship between the output temperature t ° C. of the thermocouple and the estimated temperature T ° C. of the furnace core tube 46 is set corresponding to the separation distance. The controller 130 may be provided.
[0068]
In the table 141A, the separation distance L0, that is, the temperature of the furnace core tube 46 corresponding to the output of the thermocouple 110 when the thermocouple 110 is brought into contact with the furnace core tube 46 is described in advance, and the table 141B includes The temperature of the furnace core tube 46 corresponding to the output of the thermocouple 110 at the separation distance L1 is described. The table 141C describes the temperature of the furnace core tube 46 corresponding to the output of the thermocouple 110 at the separation distance L3, and the table 141D further describes the temperature of the thermocouple 110 at the separation distance L3. The temperature of the furnace core tube 46 corresponding to the output is described in advance. Further, the control means 130 includes a table (not shown) corresponding to the curves L4 and L5 in FIG. 8 and a table 141G corresponding to the curve L6 in FIG. 8 in order, and the table 141G has a distance at the separation distance L6. The temperature of the furnace core tube 46 corresponding to the output of the thermocouple 110 is previously described.
The control means 130 selects any table 141B or the like corresponding to the input separation distance, and selects the temperature T ° C. of the furnace core tube 46 corresponding to the output temperature t ° C. of the thermocouple 110 from the table 141B or the like. The heater 55 is heated until the furnace core tube 46 reaches a predetermined temperature.
[0069]
Furthermore, in the said 1st Embodiment, although the separation distance from the furnace core tube 46 of the thermocouple 110 was set to seven steps of separation distance 0 (contact state)-L6, it is not restricted to this. It may be 7 stages or more or 7 stages or less.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the heating furnace temperature control apparatus of the present invention, the estimated temperature of the furnace core tube when the thermocouple is separated from the contact state with the furnace core tube by a predetermined distance is obtained by the control means. be able to. For example, by determining a separation distance corresponding to a temperature of 2000 ° C. or higher, a high temperature of 2000 ° C. or higher can be detected only by a thermocouple, and the temperature can be controlled. Therefore, the number of parts can be reduced, and only a thermocouple needs to be attached. Further, since only one thermocouple is required, the cost can be reduced and the cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall longitudinal sectional view showing a position embodiment of a temperature control device for a heating furnace according to the present invention.
FIG. 2 is a view taken along arrow II in FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing a planar heating element of the embodiment.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a state where the planar heating element of the embodiment is attached.
FIG. 5 is a detailed view showing a part A in FIG. 1;
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a main part of the embodiment.
7 is a longitudinal sectional view showing a thermocouple mounting structure according to the embodiment. FIG.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the output temperature of the thermocouple of the embodiment and the temperature of the heating element.
FIG. 9 is a block diagram showing the control means of the embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing a modification of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Heating furnace
46 Furnace core tube
52 crucible
55 Planar heater as a heating element
110 Thermocouple
111 Mounting member
111A Slide part
120 scale
125 pointer
130 Control means
L0 Separation distance 0 (contact state)
L1 Separation distance 1
L2 Separation distance 2
L3 Separation distance 3
L6 Separation distance 6

Claims

A heating furnace is provided in the furnace body, and a furnace core tube that is provided in the furnace body and accommodates an object to be heated, a heating element that heats the furnace core tube and the object to be heated, and the furnace core tube A thermocouple for detecting the temperature, and a control means for controlling the temperature of the furnace core tube by the temperature detected by the thermocouple,
The thermocouple is provided so as to be able to contact and separate from the furnace core tube, and the control means is configured to determine the furnace based on the output temperature and separation distance of the thermocouple when the thermocouple is separated from the furnace core tube. A temperature control device for a heating furnace, wherein an estimated temperature of the core tube is obtained and the temperature of the furnace core tube is controlled based on the estimated temperature.

The temperature control device for a heating furnace according to claim 1,
The temperature control device for a heating furnace, wherein the separation distance is set in a plurality of successive stages.

In the heating furnace temperature control device according to claim 2,
The temperature control device for a heating furnace, wherein the control means calculates and calculates an estimated temperature from an output temperature of the thermocouple when the thermocouple is separated from the furnace core tube and a coefficient based on the separation distance.

In the heating furnace temperature control device according to claim 2,
The control means has a plurality of tables in which the relationship between the output of the thermocouple and the temperature of the furnace core tube is set corresponding to each separation distance, and any table corresponding to the inputted separation distance , And the temperature of the furnace core tube corresponding to the output of the thermocouple is selected from the table.