JPH03223910A - 電気抵抗炉の温度制御装置 - 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】 【産業上の利用分野】

本発明はセラミックス、カーボン等の焼成（焼結）に用
いられる、２．０００〜２．４００°Ｃ程度の最高温度
を持った電気抵抗炉にかかり、特に、ヒータの駆動電流
を制御して炉内を設定温度に維持する制御装置に関する
ものである。

【従来の技術】

第６図および第７図は単相スター結線を使用した竪型焼
成炉の温度制御装置を示し、第８図および第９図は単相
３回路を使用した横型焼成炉の温度制御装置を示すもの
である。 図中符号１は炉容器であって、この炉容器１の内側には
断熱材２が設けられ、さらに、この断熱材２の内側には
抵抗発熱体としてのヒータ３に囲まれて、インナーケー
ス４が設けられ、その内部にワーク５が配置されるよう
になっている。なお符号６は炉内の温度を測定する熱電
対などの温度センサである。 」二記竪型焼成炉にあっては、前記ヒータ３が互いにス
ター接続されるとともに、パワーターミナルａ、〜ａ３
を介して３相トランス７に接続され、さらにＳＣＲ（サ
イリスタ）８を介して３相交流に接続されている。なお
前記サイリスタ８は、前記温度センサ６から供給される
温度データによって前記ヒータ３に供給される電流を制
御するようになっている。 また、横型焼成炉にあっては、前記ヒータ３が３群に分
割されてそれぞれパワーターミナルａｌ＋ａ２１ｂｌｌ
ｂ２およびＣＩ＋　Ｃ２を介してそれぞれ単相トランス
９ａ〜９Ｃに接続され、これらの単相トランス９ａ〜９
Ｃは、それぞれサイリスタ１０ａ〜１０ｃを介して３相
交流に接続されている。 以上のように構成された制御装置にあっては、竪型横型
のいずれの形式の場合にも、温度センサ６から供給され
るデータによってサイリスタ８．１０ａ〜ＩＯｃに各ヒ
ータ３の駆動電流を制御させることにより、炉内の温度
が設定値に維持されるようになっている。 すなわち、サイリスタの点弧角を調整することにより、
第１０図（ａ）または（ｂ）に示すように図中ハツチン
グで示す範囲の面積に相当する電力が各ヒータ３に供給
されて、炉内温度か比例制御されるようになっている。

【発明が解決しようとする課題】 ところで、前記サイリスタ８、あるいは］Ｏａ〜１０ｃ
には、ヒータ３の全体に、あるいは、３分の１に供給す
べき最大限の電流（２０００°Ｃ〜２４００°Ｃの最高
温度で運転する場合の電流）に対応した大容量のものが
用いられているから、例えば前記焼成炉を２００°Ｃ〜
５００°Ｃ程度の低い温度まで緩やかに加熱しようとす
る場合には、定格容量の１７２０程度の小電流しか流れ
ないこととなる。しかしながら、サイリスタによる比例
制御は、定格電流からその１７１０程度までの範囲に限
られているから、第１０図（Ｃ）に示すように、１ｏ〜
ｔ、の区間てはＯＮ、ｔ、　　以降の区間ではＯＦＦと
いったＯＮ〜ＯＦＦ状態を繰り返すことにならざるを得
す、このような０Ｎ−ＯＦＦ制御状態に伴ってオーバー
シュート（過剰制御）、ハンチング（目標温度を中心と
する温度昇降の繰り返し）などの不具合が生じるという
問題がある。 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高温、低温
のいずれの場合にもヒータを比例制御し得る制御装置を
得ることを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本発明は、複数のヒータへそ
れぞれ駆動電流を供給する電源回路の各々に、前記ヒー
タへ供給される電力を前記炉内温度によって制御する電
流制御手段を設け、該電流制御手段に制御信号を供給す
る回路および前記電源回路の少なくとも一部にスイッチ
手段を各々設けてなり、該スイッチ手段は、前記炉内温
度の設定値に対応する必要な数のヒータへ駆動電流を供
給させるべく開閉動作する構成としてなるものである。

【作用】

上記構成であると、炉内温度の設定値が高い場合には前
記スイッチ手段が「閉」となってすべてのヒータに駆動
電流が供給され、また、炉内温度の設定値が低い場合に
は、一部のスイッチ手段のみが「閉」となるため、対応
する一部のヒータのみに電力が供給されて、それぞれの
電流制御手段により温度制御される。

【実施例】

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。な
お、図中従来例と共通の部分には同一符号を付し、説明
を簡略化する。 第１図および第２図は本発明の第１実施例にかかる竪型
焼結炉を示すものである。この竪型焼結炉のヒータ３は
、６つ（３対）の領域（それぞれＡ−Ｆの符号を付す）
に分割されており、それぞれパワーターミナルａｌ＋８
２＋ｔ）Ｉ＋ｌ）２＋ＣＩ＋Ｃ２＋ｄ　ｌ＋ｄ２＋ｅｌ
＋ｅ２＋ｆｌ＋ｆ２から電源が供給されるようになって
いる。すなわち前記各パワーターミナルａ　−ｆは、そ
れぞれサイリスタ１２Ａ〜１２Ｆ、　　トランス１３Ａ
〜１３Ｆ、および、電磁開閉器ＭＣａ−ＭＣｆを介して
３相交流電源に接続されている。また、温度制御装置Ｔ
ＩＣは、温度センサ６から供給される温度データによっ
て前記サイリスタ１２Ａ−１２Ｆを点弧角制御して、炉
内温度を設定値に維持するようになっている。 また第３図および第４図は本発明の第２実施例にかかる
横型焼結炉を示すもので、この第２実施例においては、
焼結炉内のヒータ３が８つ（４対）の領域に区画されて
、それぞれ、パワーターミナルａＩ＋ａ２ｂｌ＋ｂ２＋
ＣＩ＋ｃ２＋ｄＩ’ｄ２＋ｅｌ＋ｅ２ｆ　ｌ＋　ｆ　２
１ｇ　＋２ｇ　２を介して電源か供給されるようになっ
ている。 また」１記構成の焼結炉の制御回路は第５図に示すよう
な構成となっている。 すなわち、各サイリスタ１２Ａ〜１２Ｆ（１２Ｇ）の定
格電流は、各群のヒータ３Ａ〜３Ｆ（３Ｇ）の最大出力
に応して選択されており、それぞれ電磁開閉器Ｍ　Ｃａ
　−Ｍ　Ｃｆ　（Ｍ　Ｃｇ　）を介して電源に接続され
、温度センサ６から供給される温度データにより、コン
トローラＴＩＣに制御されて炉内温度を設定値に維持す
べ（動作するようになっている。また、各サイリスタ１
２Ａ〜１２Ｆ（１２Ｇ）へ制御信号を供給する回路には
、それぞれスイッチＳａ”−３ｒ（Ｓｇ）か設けられて
おり、これらは、それぞれスイッチ操作部１４によって
開閉操作されるようになっている。 すなわちスイッチ操作部１４は、炉内温度の設定値ある
いは１１１八度を上Ｈさせるべき度合なとの運転条件に
応して前記スイッチＳａ〜Ｓｆ（Ｓｇ）の一部を「閉」
とするもので、例えば炉内を　２．０００°Ｃ〜２．４
００°Ｃの最高温度まで加熱しようとする場合にはすべ
てのスイッチＳａ＝Ｓｆ（Ｓｇ）を「閉」とし、また、
炉内を２００°Ｃ〜５００°Ｃの比較的低い温度まで緩
やかに加熱しようとする場合には、スイッチを一つおき
に（Ｓ　ａ、Ｓ　ｃ、Ｓ　ｅ、および横型の場合にはさ
らにＳｇの第１群スイッチ、またはＳｂ、Ｓｄ、Ｓｆの
第２群スイッチのいずれか）を「閉」とずべ（各スイッ
チＳａ−３ｆ（Ｓｇ）を操作するようになっている。な
おスイッチ操作部１４は、炉について設定条件（例えば
設定温度についてのしきい値）を判断して各スイッチの
設定条件を決定する判断手段としてのマイクロプロセッ
ザーあるいは、あるいは運転条件に応じた人為的な判断
結果を入力するキーボードなどの入力手段のいずれであ
ってもよい。 以上のように構成された制御回路によれば、第１実施例
、第２実施例のいずれも場合においても、設定温度か低
い場合に、第１群スイッチか「閉」、第２群スイッチが
「開」の開閉状態、または、第１群スイッチ「開−１、
第２群スイッチが「閉」の開閉状態に−・定周期毎に切
替られ、この結果、これらに対応するヒータ３Ａ、３Ｃ
，３Ｅ（３Ｇ）または３１３　、３　Ｉ）　、　３　Ｆ
を交互に運転すべ（サイリスタ１２Ａ〜１２Ｆ（１２Ｇ
）の−・部に制御信号としての温度データか供給される
。したがって、前記スイッチか［閉］となって制御信号
か供給され得る状態となった→ノーイリスタ１２Ａ〜１
２Ｆ（１２Ｇ）には、いずれも定格に近い制御電流か供
給されることとなり、ＯＮ〜ＯＦＦ制御となるこ々なく
、点弧角制御される。また、設定温度が高い場合、ある
いは、急速な温度−１，昇か要求された場合には、ずへ
てのスイッチＳａ−５ｆ（Ｓｇ）か１−閉」とされるこ
ととなり、全部のりイリスタ１２Ａ　Ｓ−１２Ｆ（１２
Ｇ）かｌ晶度データによって常時制御されて、すべての
ヒータ３Ａ〜３Ｆ（３Ｇ）が駆動される。 さらに、設定された運転条件に応じて、上記のようにヒ
ータ３Ａ〜３Ｆ（３Ｇ）を−・つおきに（同時に３基ず
つ）運転する方式に代え、例えばヒータ３Ａ〜３Ｆ（３
Ｇ）を二つおきに（同時に２基ずつ）運転する方式とし
てもよい。そして実施例のように、運転されるヒータ３
Δ〜３Ｆ（３Ｇ）か炉の周方向へ等間隔に選択されてい
れば、炉内の温度分布を一定にすることができる。 なお実施例ではサイリスタ（制御手段）の制御電流の供
給系、および主電流の供給系の両方にスイッチを設ける
ようにしたが、いずれか−・方のみにスイッチを設けて
、そのスイッチを炉の運転条件に応じて操作するように
してもよく、制御装置のコスＩ・面から見て、主電流の
供給系のスイッチ（大容量のスイッチ）を操作するより
、制御電流の供給系のスイッチ（小容量のスイッチ）を
制御することか有利なのはもちろんである。

【発明の効果】

以」−の説明で明らかな、ム）に、本発明は、複数のヒ
ータと電源との間にそれぞれ設けられた電源回路の各々
に電流制御手段を設けるようにしたから、該制御手段に
よって前記複数のヒータを一部ずつ駆動することができ
、また、該制御手段に制御信号を供給する回路、または
駆動電流の供給回路にスイッチ手段をそれぞれ設けて、
該スイッチ手段により、前記制御手段への制御信号の供
給、あるいはヒータへの駆動電流の供給を必要に応じて
制限するようにしたから、炉内温度の設定値が高い場合
には前記スイッチ手段を「閉」としてすべての電流制御
手段によりヒータを駆動し、一方、炉内温度の設定値が
低い場合には、一部のスイッチ手段のみを「閉」として
、対応する電流制御手段のみを経由して一部のヒータに
電力を供給することができ、したがって、各電流制御手
段を設定温度の高低にかかわらず、常時、定格電流近く
で点弧角制御して、０Ｎ−ＯＦＦ制御時よりも正確に炉
内を設定温度に制御することができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明が適用される竪型焼成炉の
第１実施例を示すもので、第１図は縦断面図、第２図は
第１図の■−■線に沿う矢視図、第３図および第４図は
本発明が適用される横型焼成炉の第２実施例を示すもの
で、第３図は縦断面１− 図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線に沿う矢視図、第５
図は前記第１実施例および第２実施例の焼成炉に適用さ
れる制御回路の回路図、第６図は竪型焼成炉の一従来例
を示す縦断面図、第７図は第６図の■−■線に沿う矢視
図、第８図は横型焼成炉の一従来例を示す縦断面図、第
９図は第８図のＩＸ■線に沿う矢視図、第１０図はサイ
リスタ制御の説明図である。 ３Ａ〜３Ｇ・・・・・・ヒータ、１２Ａ〜１２Ｇ・・・
・・・サイリスク、１３Ａ〜１３Ｇ・・・・・・、トラ
ンス、１４・・・・・・スイッチ操作部、Ｍ　Ｃａ　−
Ｍ　Ｃｇ・・・・・・電磁開閉器、Ｓａ〜Ｓｇ・・・・
・・スイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のヒータへそれぞれ駆動電流を供給する電源回路の
   各々に、前記ヒータへ供給される電力を前記炉内温度に
   よって制御する電流制御手段を設け、該電流制御手段に
   制御信号を供給する回路および前記電源回路の少なくと
   も一部にスイッチ手段を各々設けてなり、該スイッチ手
   段は、前記炉内温度の設定値に対応する数のヒータへ駆
   動電流を供給させるべく開閉動作することを特徴とする
   電気抵抗炉の温度制御装置。