JPH0293028A - 金属ブロックの温度制御方法及び装置 - 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〕 本発明はアルミニウムブロックなどの金属塊を、設定温
度に制御するための温度制御方法及びその装置に関する
。

〔従来の技術〕

従来、此種の装置には第４図に示すように、金属ブロッ
ク２の温度制御部分に温度センサ４を設け、この温度セ
ンサ４の出力をトランスジューサ６を介して制御用コン
トローラ８に供給し、該コントローラ８で温度センサ４
の出力と、設定温度とを比較し、この比較結果に基いて
、ヒータ１０のパワースイッチ１２をオンオフ制御し、
金属ブロック２を設定温度に制御するものが知られてい
る。

また、金属ブロックの熱容量、熱伝動率を予め測定し、
この測定データをコントローラに入力し、アナログ電子
回路やデジタル計算で温度の時間的変化を基に、微分に
よる予測、積分による熱容量等に伴う遅れを算出し、ス
イッチを第６図に示すように比例制御して、金属ブロッ
クを設定温度に精密に制御するいわゆるＰＩＤ制御方法
が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

金属ブロックの温度制御部分に設けた温度センサ４のみ
でヒータ１０の電力制御をオンオフ制御した場合、金属
ブロック２の温度制御部分には、第５図に示すように、
オーバーシュートやハンチングによる温度変化が生じ、
精密な温度制御ができないという欠陥が存した。また、
上記ＰＩＤ制御方式は次のような問題点が存する。

（１）微分、積分を行う為当然時間の要素が必要となり
、アナログ式又はデジタル式であってもメモリーが必要
となる。

（２）特にアナログ式の場合、微積分の時定数が大きく
なり回路精度が低下する。

（３）システムの持つ時定数等の事前の充分な計測が必
要で設計に時間と費用がかかる。

（４）制御用の温度センサーが一ケ所又は１ケであるか
らセンサーの故障等による制御の暴走をチエツク出来な
いので信頼性が低い。

本発明は上記問題点を解決することを目的とするもので
ある。

〔問題点を解決する手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、金属ブロックをヒ
ータにより加熱し、金属ブロックの温度制御部分に配設
した温度センサの出力に基いてヒータをオンオフ制御し
、前記金属ブロックの温度制御部分を設定温度に保持す
る温度制御方法において、前記ヒータの近傍に第２の温
度センサを付加する一方、該第２の温度センサと前記温
度制御部分の温度センサとの出力差を一定の割合で目標
温度に上乗せして仮想温度を設定し、この仮想温度に対
して、前記２つの温度センサの出力の平均値が大のとき
前記ヒータをオフ、小のときオンとして前記金属ブロッ
クの温度制御部分を目標温度に制御するようにしたもの
である。

〔実施例〕

以下に本発明の構成を添付図面に示す実施例を参照して
詳細に説明する。

第１図において、２はアルミニウムなどの金属ブロック
であり、これの一端の表面２ａの温度を設定温度に加熱
するために、ヒータ（電熱器）１０が、該金属ブロック
２の他端に配設されている。

前記金属ブロック２の表面２ａと、前記ヒータ１０の近
傍には、それぞれ温度センサＳｌ、Ｓ２が設定され、該
温度センサＳｌ、Ｓ２の出力端は、バッファアンプＡｌ
、Ａ２の入力端に接続している。第３図において、Ａ３
はバッファアンプＡ２の出力を反転させる−１のゲイン
アンプであり、これの出力側は抵抗Ｒ１を経て、バッフ
ァアンプＡ５の入力側に接続している。バッファアンプ
Ａ４は、温度センサＳ１とＳ２の出力の、抵抗Ｒ２とＲ
４で決まる設定された比率での、平均値を出力するため
のものであり、金属ブロック２表面２ａの温度の設定温
度に対するオーバーシュートを防ぐために設けられてい
る。バッファアンプＡ５はセンサＳ１とＳ２の、抵抗Ｒ
１とＲ３で決まる比率での、検出温度差を出力するため
のものであり、放熱等の負荷の変動による偏差を補償す
るために設けられている。ＳＴは設定温度に相当する入
力電圧、ＳＢは熱伝導率、放熱等の負荷変動を補償する
ための偏差を初期値に相当する入力電圧、八６は、前記
入力電圧ＳＴ、ＳＴ及びアンプＡ５の偏差出力を適当な
比率で加減算して、コンパレータＣＰに出力するもので
ある。前記コンパレータＣＰは、マイナス入力端とプラ
ス入力端の入力電圧を比較し、マイナス入力端の入力電
圧がプラス入力端入力電圧より大か小かを判定し、ソリ
ッドステートリレー等のパワースイッチＳＳＲを開閉す
るためのものである。第３図に示す抵抗Ｒ１〜Ｒ８の値
は、熱容量、ヒータ１０の大きさ、熱伝導率等により決
定している。１２はヒータ１０の電源である。尚、上記
アンプＡ３．Ａ４．Ａ５゜Ａ６及びコンパレータＣＰは
コントローラ１４を構成している。

次に本実施例の作用について説明する。

設定温度（目標温度）に相当する入力電圧ＳＴと、金属
ブロック２の熱伝導率、放熱等の負荷変動による偏差の
初期値に相当する入力電力ＳＢ及びアンプＡ５の、セン
サＳ１とＳ２の差出力は、アンプ６で適当な比率で加減
算され、アンプ６は。

センサＳ１とＳ２の出力差を一定の割合で目標温度に上
乗せした、制御のための仮想温度を出力する。一方、温
度センサＳ１とＳ２の出力は、アンプＡ４に供給され、
抵抗Ｒ２とＲ４で決まる比率で、アンプＡ４は、温度セ
ンサＳ１とＳ２の出力平均値を出力する。コンパレータ
ＣＰは、平均値が仮想温度を越えるとスイッチＳＳＲを
オフとし、平均値が仮想温度より低くなるとスイッチＳ
ＳＲをオンとする。このスイッチＳＳＲのオンオフによ
って、金属ブロック２の表面温度２ａは、目標温度に制
御される。この温度制御は、完全ＰＩＤ制御を行った場
合よりも多少偏差が大きくなるが、実用に耐え得る程度
に制御できるものである。

〔効果〕

本発明は上述の如く構成したので、金属ブロックのヒー
タ近傍の温度と制御表面との温度差より、時間の要素な
しで、近似的な微分即ち予測ができるため、メモリが不
要となりシステムの設計が簡単になるとともに安価とな
る。また、少なくとも２個の温度センサが同時に同じよ
うな破損のしかたをしない限り、システムの暴走、故障
が発見でき、システムの信頼性が向上する等の効果が存
する。

【図面の簡単な説明】

第１図はブロック回路図、第２図は電子回路図、第３図
は説明図、第４図は従来技術のブロック回路図、第５図
は同説明図、第６図は他の従来技術の説明図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属ブロックをヒータにより加熱し、金属ブロッ
   クの温度制御部分に配設した温度センサの出力に基いて
   ヒータをオンオフ制御し、前記金属ブロックの温度制御
   部分を設定温度に保持する温度制御方法において、前記
   ヒータの近傍に第２の温度センサを付加する一方、該第
   ２の温度センサと前記温度制御部分の温度センサとの出
   力差を一定の割合で目標温度に上乗せして仮想温度を設
   定し、この仮想温度に対して、前記２つの温度センサの
   出力の平均値が大のとき前記ヒータをオフ、小のときオ
   ンとして前記金属ブロックの温度制御部分を目標温度に
   制御するようにしたことを特徴とする金属ブロックの温
   度制御方法。
2. （２）金属ブロックをヒータにより加熱し、金属ブロッ
   クの温度制御部分を設定温度に制御する装置において、
   金属ブロックの温度制御部分に配設された第１の温度セ
   ンサと、前記ヒータの近傍に配設された第２の温度セン
   サと、前記第１と第２の温度センサの平均値を出力する
   前記第１と第２の温度センサの出力の差分を出力する手
   段と、前記差分を一定の割合で目標温度に上乗せして目
   標温度より所定量高めの仮想温度を設定する手段と、該
   仮想温度と前記平均値とを比較して前記ヒータのオンオ
   フ制御信号を出力する比較手段とから成ることを特徴と
   する金属ブロックの温度制御装置。