JPH03154907A - 昇温制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、昇温装置の制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、被加熱物体の容量が大きくかつ目標温度の制御
幅精度が要求されない昇温装置においては、電気ヒータ
ーに供給する電力をＯＮ／ＯＦＦ制御する方式であり、
そのような昇温装置の従来例を第２図に示す。

同図においてヒーター２と被加熱物体１の温度を検出す
る温度センサー３は適度な距離に離して設置されており
、その間に被加熱物体１が介在する形になっている。

昇温装置のヒーター２のエネルギー源は、スイッチング
素子４がＯＮ状態の時、受給電力Ｓ８が供給電力Ｓ９と
して、ヒーター２に供給される。スイッチング素子がＯ
ＦＦ状態になると供給電力Ｓ９はしゃ断され、ヒーター
２は加熱を停止する。

制御部ＣＴにおいて、レート発生器５はこの昇温装置の
昇温率及び被加熱物体の最終到達温度を設定するもので
ある。

尚、簡便な装置においては、昇温率の設定機能が無いも
のが一般的である。

また、比較器７には目標温度に対する制御幅の値が設定
されており、この幅の中に被加熱物体１の温度が入るよ
うスイッチング素子４に対し、制御指令Ｓ４を出力する
ものである。

温度センサー３により検出された被加熱物体１の温度は
、温度測定値信号Ｓ１になり加算器６に入力される。

一方、レート発生器５には、単位時間（ｈ、）当たりの
上昇温度（℃）の割合、つまり昇温率が設定されており
、その昇温率に従って値が上昇する目標温度値信号Ｓ２
を出力し加算器６に入力される。

加算器６では、入力された温度測定値信号Ｓ１と目標温
度値信号Ｓ２を加算し２値の偏差を算出し、目標温度値
が温度測定値より大きい場合は、十の符号をその逆であ
れば−の符号を偏差値に付けて偏差信号Ｓ３として出力
する。

比較器７であらかじめ設定しておいた制御幅の値と偏差
信号Ｓ３の値を比較し、偏差信号Ｓ３が十符号でさらに
その値が制御幅の値を越えている場合、制御指令Ｓ４を
ＯＮする。また、−符号になりその値が制御幅の値を越
えると制御指令Ｓ４をＯＦＦさせる。

ＯＮまたはＯＦＦする制御指令Ｓ４は、スイッチング素
子４をＯＮ／ＯＦＦ制御し、これによりヒーター２に供
給電力Ｓ９が断続的に供給される。

（発明が解決しようとする課題） 被加熱物体１の温度が目標温度値より小さい時比較器７
の制御指令Ｓ４がＯＮＬ、スイッチング素子４がＯＮ状
態になりヒーター２に受給電力Ｓ８が供給電力Ｓ９とし
、　１００％供給されヒーター２による加熱が開始され
る。

被加熱物体１の熱伝導率が低い場合は、ヒーター２の加
熱による温度の伝播に時間を要し、温度センサー３が温
度を検出するまでに時間遅れが生じる。

この間ヒーター２は、自らの持つ熱量を１００％放出し
続ける。特にヒーター巻線の温度時定数は短いので、温
度飽和を起こすまでに温度が上がる。

また、ひとたびスイッチング素子４がＯＦＦ状態になり
供給電力Ｓ９が断たれるとヒーター２の加熱は停止し、
被加熱物体１と同じ値の温度まで降下する。

昇温装置の運転中は、これを繰り返すので巻線の金属疲
労が起こる。また巻線温度が高温になるので酸化が進む
。これらによりヒーターの寿命が短くなっている。

本発明は、このようなＯＮ／ＯＦＦ制御における不都合
を解消するためのものでありヒーター寿命の延命を図っ
た昇温制御装置を提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、ヒーター自体の温度と被加熱物体の熱平衡を
保ちながら昇温させることか最もヒーターの発熱量が少
なくて済み、またヒーターの発熱量を抑えて加熱するこ
とがヒーター巻線の過熱を防ぐことが出来ることに注目
して、あらかじめヒーターの熱量発生パターンを設定し
ておき、これに従ってヒーターの温度時定数よりも短い
時間で供給電力を断続して、ヒーターの発熱量を制限し
つつ、ＯＮ　／　ＯＦＦ制御することによりヒーター巻
線が過熱しない様にしたものである。

（作用） 被加熱物体の温度を目標温度値に近づけるため、比較器
がＯＮの制御指令を出力してもヒーターの熱量発生パタ
ーンによりヒーターの温度時定数４ よりも短い時間でヒーターの供給電力を断続し、結果と
してヒーターの熱量で制限されヒーター巻線が過熱状態
にならない。

（実施例） 添付図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の実施例にかかわる昇温装置を示して
いる。尚、同図において、第２図と同一部分および相当
する部分は、同一符号を付してその説明を省略する。

同図において、温度センサー３により検出された被加熱
物体１の温度は、温度測定値信号Ｓｔになり加算器６に
入力するとともに被加熱物体１の昇温温度とその温度に
おけるヒーター熱量比を対応させたパターンの設定を行
うためのパターン設定部８にも入力する。このヒーター
熱量比は、昇温途中の各温度において、被加熱物体１を
その温度に維持するために必要なヒーターの熱量と１０
０％の電力供給を受けた時に発生するヒーター自体の持
つ熱量との比であり、温度測定値信号Ｓｌに対応したヒ
ーター熱量比Ｓ５を絶えず選択し出力される。

パルス出力部９では、入力したヒーター熱量比Ｓ５の値
に従ってパルスのＯＮ時間、ＯＦＦ時間を設定する機能
を有している。たとえばヒーター熱量比５０％では、パ
ルスのＯＮ時間とＯＦＦ時間は等しくなる様設定される
。

尚、ＯＮ時間はヒータ−２自体の持つ温度時定数よりも
短い時間になるよう設定されている。

この様にして、パルス幅が決められた後は、順次連続パ
ルス列信号Ｓ６として出力される。

前述した比較器７からの制御指令Ｓ４とこの連続パルス
列信号Ｓ６は、ＡＮＤ回路１０で論理積がとられた後、
ＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ７となりスイッチング素子４に対し
出力される。

従って、　ＯＮ７’ＯＦＦ信号Ｓ７は、制御指令Ｓ４が
ＯＮしている時のみ連続パルス例の信号を出力し、その
パルス幅はパターン設定部８、パルス出力部９で決めら
れることになる。

スイッチング素子４は、このＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ７に追
従し受給電力Ｓ８を断続し供給電力Ｓ９としてヒーター
２に供給する。

こうして、最終到達温度まで昇温か続けられる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明によれば、被加熱物体の昇温及
び温度維持に必要な熱量だけをヒーターより発生させる
ので、熱抵抗の大きい被加熱物体であっても、従来のＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御のようにヒーターの持つ熱量をそのまま
発生させることはなく、ヒーターＯＮ／ＯＦＦ制御にお
けるＯＮ状態すなわち、ヒーターに電力を供給している
時でも短い周期で供給電力を断続が行なわれその結果ヒ
ーターの発熱量が制限され、ヒーター巻線自体の温度が
下がり、ヒーター巻線時、ＯＦＦ時の温度差が小さくな
るので、ヒーター巻線の酸化及び疲労が低減し寿命が延
命される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる昇温装置を示すブロ
ック図、第２図は従来の昇温制御方式による昇温装置を
示すブロック図である。 １　被加熱物体 ２・ヒーター ７ ３・・・温度センサー ４・・・スイッチング素子 ５・レート発生器 ６・・加算器 ７・・比較器 ８・・パターン設定器 ９・・パルス出力部 １０・・ＡＮＤ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被加熱物体にヒーターを挿入あるいは付帯させて被加熱
   物体を目標温度値まで昇温し、その温度に保つために電
   気ヒーターをＯＮ／ＯＦＦ制御する方式の昇温装置にお
   いて、ヒーターＯＮ制御時ヒーターが温度飽和を起こし
   過熱しないようヒーターの発熱量に制限を加えながらヒ
   ーターのＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことを特徴とする昇温
   制御装置。