JPH0293026A - 熱処理炉の温度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱処理炉の温度制御方法に関する。

〔従来の技術〕

鋼２合金、軽合金等から成る製品の焼き入れ。

焼きなましや、プラスチック製品及び各種複合材の接着
乃至成形を行う熱処理炉は、炉内に収容された製品を所
定の処理温度で熱処理するため、炉内の雰囲気を所定の
ヒートパターンに従って加熱するようにしている（特開
昭５９−１００２２７゜特開昭６２−１４９３７公報参
照）。つまり、従来の熱処理炉は、第３図にグラフで示
すように、熱処理する製品の処理温度条件に合わせて炉
内のヒートパターンＰ。を予め設定し、当該ヒートパタ
ーンＰ０の昇温勾配に沿って炉内の雰囲気温度Ｌ０を上
昇させるように温度制御している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この場合には、炉内の雰囲気温度ｔ０が所定の
ヒートパターンＰ０に沿って製品の処理温度となる昇温
目標値Ｓに達しても、均熱時間を必要とする製品の表面
温度ｔ８は未だ昇温目標値Ｓに達しておらず、雰囲気温
度ｔ。よりも暫く遅れて昇温目標値に達することとなる
から、製品の昇温時間が長くなるという問題があった。

特に、処理温度条件が同じ製品であっても、その形状や
重量の違いにより昇温率が異なるから、大型のものほど
所定の処理温度に達するまでの昇温時間が長くなって製
品品質の低下を招く。

なお、製品の形状や重量の違いに応じて各製品ごとに炉
内のヒートパターンＰ。を違えることもできるが、この
場合には、何度も加熱試験を繰り返して昇温率の異なる
個々の製品ごとに炉内のヒートパターン、を設定しなけ
ればならないという面倒があった。

また、従来は、製品の部位によって温度ムラが生ずるこ
とを防止するため、熱風循環ファンにより熱処理炉内に
熱風を循環させているが、この熱風循環ファンは製品の
温度如何にかかわらず常に一定の風量で稼働されており
、製品の温度調整は専ら加熱器と冷却器のみで行ってい
るから、熱風循環ファンの電力費が嵩むという問題もあ
った。

そこで本発明は、処理温度条件が同じ製品であれば、そ
の形状や重量の違いにかかわらず、これらを同じヒート
パターンに従って所定の処理温度まで短時間で昇温し得
るようにすると共に、製品の温度ムラを防止する熱風循
環ファンの電力費を節減することを技術的課題としてい
る。

〔課題を達成するための手段〕

この課題を達成するために、本発明による熱処理炉の温
度制御方法は、熱処理する製品それ自体のヒートパター
ンを予め設定しておき、熱処理炉内で加熱される前記製
品の表面温度を何点か計測して、そのうち最も高い表面
温度を前記ヒートパターンに沿って推移させるように、
加熱器及び冷却器で熱処理炉内の雰囲気温度を調節する
と共に、最も低い表面温度を前記ヒートパターンについ
て許容される温度ムラの下限値に沿って推移させるよう
に、熱処理炉内に熱風を循環させる熱風循環ファンの風
量を調節することを特徴としている。

〔作用〕

本発明は、製品の処理条件に合わせて、従来のように熱
処理炉内の雰囲気を加熱するヒートパターンではなく、
製品それ自体のヒートパターンを設定し、製品の表面温
度を当該ヒートパターンに沿って推移させるように熱処
理炉内の雰囲気温度を調節するものであるから、同じ条
件で熱処理する製品について形状や重量の違いがあって
も、各製品は何れも同じヒートパターンに沿って昇温さ
れ、昇温時間の長短の差は生じない。

つまり、大型の製品であってもその昇温時間は小型の製
品と同じになる。しかも、大小異なる個々の製品ごとに
ヒートパターンを設定する面倒はなく、熱処理条件が同
じであれば製品に大小があっても一種類のヒートパター
ンス足りる。

また、本発明では、製品の表面温度を何点か計測して、
そのうち最も高い表面温度を当該製品のヒートパターン
に沿って推移させるように、加熱器及び冷却で熱処理炉
内の雰囲気温度を調節し、最も低い表面温度を前記ヒー
トパターンについて許容される温度ムラの下限値に沿っ
て推移させるように熱風循環ファンの風量を１１節する
から、当該ファンの電力費を必要最小限に抑えることが
できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明す
る。

第１図は本発明による熱処理炉の温度制御方法を示すグ
ラフ、第２図はその温度制御機構を示すフローシートで
ある。

第２図においては、耐圧密閉容器から成る熱処理炉ｌ内
に、炉内の雰囲気を加熱／冷却する加熱器２及び冷却器
３と、炉内に熱風を循環させる熱風循環ファン４が設け
られたオートクレーブを示し、加熱器２は、電源５から
供給する通電量を変えて放熱量を調節する電熱ヒータが
用いられ、冷却器３は、流量調整弁６を介装した給水管
７から供給される冷却水の流量を変えて冷却温度を調節
するエロフィンチューブが用いられている。熱風循環フ
ァン４には、その回転数を可変して風量を調節するイン
バータ８が接続されている。

また、熱処理炉１内には、その炉内の雰囲気温度も。を
計測する温度検出器９と、炉内に収容された製品Ｗの表
面温度も。を何点か計測する温度検出器１０ａ〜１０ｃ
が設けられている。

温度検出器９及び１０ａ〜１０ｃは、夫々が検出した温
度を熱起電力に変換して検出温度に応じたアナログ電圧
を出力し、これらアナログ電圧が夫々のＡ−Ｄコンバー
タ１１でＡ−Ｄ変換されて何ビットかのディジタル値に
変換した状態でマイクロコンピュータを用いた温度制御
装置１２に入力される。

この温度制御装置１２は、第１図のグラフに示すように
一定の条件で熱処理される製品Ｗそれ自体のヒートパタ
ーンＰｗと、当該ヒートパターンＰ１について許容され
る温度ムラの下限値Ｐ。−１が予めプログラムされてお
り、温度検出器１０ａ〜１０ｃの出力から読み取った製
品Ｗの表面温度ｔｗのうちで最も高い温度ｔ＠−イと、
最も低い温度ｔ。−Ｌを夫々選択して、最高温度ｔＷ−
ＨがヒートパターンＰ８の昇温勾配に沿って上昇するよ
うに熱処理炉１内の雰囲気温度ｔ０を上昇させる制御信
号ＣＨを、加熱器２に接続された電源５と、冷却器３に
接続された給水管７に介装されている流量調整弁６に対
して出力する。

これにより、電源５から加熱器２に供給される通電量が
徐々に増大されると共に、給水管７を通じて冷却器３に
供給される冷却水の流量が調節されて、熱処理炉１内の
雰囲気が、製品Ｗの最も高い表面温度ｔ。−８をヒート
パターンＰ８の昇温勾配に沿って上昇させるように加熱
される。

また、これと同時に、温度制御装置１２は、最低温度ｔ
。−１を温度ムラの下限値Ｐ。−１に沿って上昇させる
ように熱風循環ファン４の風量を調節する制御信号ＣＱ
をインバータ８に出力する。

これにより、製品Ｗの表面温度ｔ８が下限値ＰＷ−Ｌか
ら逸脱しないように上昇せられると共に、熱風循環ファ
ン４の電力費が必要最小限に抑えられる。

そして、温度検出器９で計測している熱処理炉１内の雰
囲気温度ｔ０が、製品Ｗの処理温度となる昇温目標値Ｓ
に達すると、今度は制御装置１２から加熱器２及び冷却
器３に対して熱処理炉ｌ内の雰囲気温度ｔ０を製品のヒ
ートパターンＰ。に沿わせる制御信号ＣＬが出力され、
加熱器２への通電が一旦停止されると同時に冷却器３に
供給される冷却水の流量が最大限に増大されて、雰囲気
温度も。の上昇が即座に抑えられ、以後は加熱器２に供
給される通電量と、冷却器３に供給される冷却水の流量
が相対的に増減されて雰囲気温度ｔｏが製品Ｗの処理温
度に維持される。

また、このように昇温工程を完了して所定の処理温度に
維持する均熱工程に移行すると、温度制御装置１２から
インバータ８に出力される制御信号ＣＱによって熱風循
環ファン４の風量が最低限度まで落とされて電力費節減
が図られる。

このようにすれば、同じ条件で熱処理する製品Ｗについ
て形状や重量の違いによる昇温率の違いがあっても、各
製品Ｗは同じヒートパターンＰ。

に沿って昇温されるから、昇温に要する時間は大型の製
品でも小型の製品と同じになり、昇温時間の短縮によっ
て製品品質が向上する。

しかも、熱処理条件が同じ製品Ｗであれば、その昇温率
が違っていても、個々に異なるヒートパターンを設定す
る必要はなく、一種類のヒートパターンＰ、、ｌで足り
る。

また、仮に、熱処理炉内の雰囲気温度ｔ。を、製品Ｗの
表面温度ｔ８が昇温目標値Ｓに達するまで上昇させ続け
たとすれば、当該製品Ｗの表面温度り。が昇温目標値Ｓ
に達した時に、熱処理炉１内の雰囲気温度Ｌ０が、第１
図二点鎖線で示すように昇温目標値Ｓを大きく上回るこ
ととなり、この時点から雰囲気温度ｔ０をヒートパター
ンＰ８に沿わせるように制御しても、既に昇温目標値Ｓ
に達している製品Ｗの表面温度ｔ。が当該目標値Ｓを超
えてオーバーシュートするおそれがある。

これに対して、実施例のように、製品Ｗの表面温度ｔ。

が昇温目標値Ｓに達する前に、これよりも−歩先に昇温
目標値Ｓに達した熱処理炉１内の雰囲気温度ｔ０を製品
ＷのヒートパターンＰ、１に沿わせるように制御すれば
、製品Ｗの表面温度ｔ、がオーバーシュートするおそれ
はない。

特に、製品Ｗの表面温度ｔ。のうち最も高い表面温度ｔ
。−□に合わせて熱処理炉１内の雰囲気温度も。を上昇
させれば、より確実にオーバーシュートを防止できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、熱処理条件の同じ
製品については、形状や重量の違いによる昇温率の違い
があっても、その違いにかかわらずこれらを同じヒート
パターンに従って所定の昇温目標値まで短時間で昇温す
ることができると共に、製品の温度ムラを防止する熱風
循環ファンの電力費を大幅に節減することができるとい
う大変価れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による熱処理炉の温度制御方法を示すグ
ラフ、第２図はその温度制御機構を示すフローシート、
第３図は従来の温度制御方法を示すグラフである。 器、１０　ａ＝Ｉ　Ｏｃ−温度検出器、１２−温度制御
装置、Ｗ・−・製品、Ｐ、−製品のヒートパターン、ｐ
ｗ−ｔ・−・温度ムラの下限値、乞う一製品の表面温度
、Ｌｗ−Ｈ’−・最も高い表面温度、ｔ〜１・−最も低
い表面温度、ｔ　ｏ−熱処理炉内の雲囲気温度。 符号の説明 １・−熱処理炉、２−加熱器、３−・冷却器、４・−・
熱風循環ファン、８−インバータ、９−温度検出第２図 □８相場 ４　　２３　　９　１０ａ　　ｌｏｂ　　１０ｃｍ時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱処理する製品（Ｗ）それ自体のヒートパターン（Ｐ＿
   Ｗ）を予め設定しておき、熱処理炉（１）内で加熱され
   る前記製品（Ｗ）の表面温度（ｔ＿Ｗ）を何点か計測し
   て、そのうち最も高い表面温度（ｔ＿Ｗ＿−＿Ｈ）を前
   記ヒートパターン（Ｐ＿Ｗ）に沿って推移させるように
   、加熱器（２）及び冷却器（３）で熱処理炉（１）内の
   雰囲気温度（ｔ＿０）を調節すると共に、最も低い表面
   温度（ｔ＿Ｗ＿−＿Ｌ）を前記ヒートパターン（Ｐ＿Ｗ
   ）について許容される温度ムラの下限値（Ｐ＿Ｗ＿−＿
   Ｌ）に沿って推移させるように、熱処理炉（１）内に熱
   風を循環させる熱風循環ファン（４）の風量を調節する
   ことを特徴とした熱処理炉の温度制御方法。