JPH0437900Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、真空炉や雰囲気炉等の加熱炉に用い
られる温度制御装置に関するものである。

「従来の技術」 一般に、真空炉や雰囲気炉等の加熱炉において
は、処理物の品質を維持・向上させるために、炉
の温度を均一に保持することが要求されている。

しかしながら、加熱炉においては、各部の炉体
構造物の構成の違い等に起因して、炉の各部にお
ける放熱量が不均一であることから、炉の全体温
度を一定に保持することが困難な状況にある。

そこで従来では、第２図に示すように、加熱炉
１を複数の加熱ゾーンZ₁〜Z₃に分割し、それぞれ
の加熱ゾーンZ₁〜Z₃に、電気ヒータ２，２ａ〜２
ｃを配設し、これらの電気ヒータ２，２ａ〜２ｃ
に、加熱用電流の供給および遮断をなす無接点リ
レー３，３ａ〜３ｃを連設し、これらの無接点リ
レー３，３ａ〜３ｃに、熱電対４によつて検出さ
れた加熱炉１内の温度とあらかじめ設定されてい
る温度との比較に基づき、各無接点リレー３，３
ａ〜３ｃへ作動用電圧を印加する温度コントロー
ラ５を連設し、該温度コントローラ５と前記各無
接点リレー３，３ａ〜３ｃとの間に、各無接点リ
レー３，３ａ〜３ｃに印加される作動用電圧の調
整をなす調整抵抗６，６ａ〜６ｃを配設してお
き、前記調整抵抗６，６ａ〜６ｃを各加熱ゾーン
Z₁〜Z₃毎に調整して、前記無接点リレー３，３ａ
〜３ｃの作動時期を制御することにより、電気ヒ
ータ２，２ａ〜２ｃによつて各加熱ゾーンZ₁〜Z₃
に供給する熱量を制御することにより、加熱炉１
内の温度を均一化することが試みられている。

そして、前述した各調整抵抗６，６ａ〜６ｃ
は、特に、処理物の品質に与える影響の大きいと
考えられる時期、すなわち、加熱炉１が所定の温
度まで昇温させられた後の定常状態の期間（以
下、この期間を均熱期と称す）において、前述し
た熱量の供給制御が行えるようにセツテイングさ
れている。

「考案が解決しようとする問題点」 本考案は、前述した従来の技術における次のよ
うな問題点を解決せんとするものである。

すなわち、処理物の品質をさらに向上させるた
めには、前述した均熱期のみならず、加熱開始か
ら一定温度に至るまでの期間（以下、この期間を
加熱期と称す）においても、加熱炉１内の温度を
均一化することが有効であるが、前述した技術で
は、均熱期における加熱炉１の温度変化に対応し
て各部材のセツテイングを行い、かつ、加熱炉１
内の温度制御を行つているために、このセツテイ
ングのもとに初期加熱を行つて、加熱炉１の温度
を所定温度まで上昇させた場合、加熱期における
各加熱ゾーンZ₁〜Z₃の温度上昇過程が、第３図に
示すように異なり、該加熱期での加熱炉１内の温
度分布が不均一になつてしまうといつた問題点で
ある。

この問題点は、電気ヒータ２から供給される熱
が、加熱期においては、処理物の昇温、加熱炉１
の構造物や内部気体の昇温、および、加熱炉１か
らの放熱に消費されるのに対し、均熱期において
は、主に加熱炉１からの放熱のみに消費され、加
熱期と均熱期とで、各加熱ゾーンZ₁〜Z₃における
熱消費量に差があることに起因して生じるものと
考えられる。

「問題点を解決するための手段」 本考案は、前述した従来の技術における問題点
を有効に解決し得る加熱炉の温度制御装置を提供
せんとするもので、該温度制御装置は、特に、加
熱炉を複数の加熱ゾーンに区分するとともに、各
加熱ゾーンに電気ヒータを配設し、これらの電気
ヒータに、加熱用電流の供給および遮断をなす無
接点リレーを連設し、これらの無接点リレーに、
前記加熱炉内の温度と設定温度との比較に基づ
き、各無接点リレーへ作動用電圧を印加する温度
コントローラを連設し、該温度コントローラと前
記各無接点リレーとの間に、各無接点リレーに印
加される作動用電圧の調整をなす電圧調整手段を
配設してなり、かつ、前記電圧調整手段は、複数
の調整抵抗と、これらの調整抵抗の一つを、前記
温度コントローラおよび無接点リレーとに択一的
に接続する切り替えスイツチと、前記加熱炉の内
部温度に基づき、前記切り替えスイツチの作動位
置を制御する制御機構とを具備してなることを特
徴とする。

「作用」 本考案に係わる加熱炉の温度制御装置は、加熱
炉の内部温度に基づき、制御機構によつて切り替
えスイツチを作動させて、調整抵抗の一つを択一
的に無接点リレーへ接続することにより、該無接
点リレーの作動時期を多段階に変化させ、これに
よつて、加熱炉の温度状況に応じた熱量供給制御
を可能にするものである。

「実施例」 以下、本考案の一実施例を第１図に基づき説明
する。

第１図中、符号７は、本実施例が適用された加
熱炉を示し、該加熱炉７は、長さ方向に三つの加
熱ゾーンZ₁〜Z₃に区分されている。

この加熱炉７に適用された本実施例の温度制御
装置８は、前記加熱炉７内に、その各加熱ゾーン
Z₁〜Z₃に対応して電気ヒータ９（９ａ〜９ｃ）を
配設し、各電気ヒータ９，９ａ〜９ｃに、加熱用
電圧の供給および遮断をなす無接点リレー１０
（１０ａ〜１０ｂ）を連設し、これらの無接点リ
レー１０，１０ａ〜１０ｂに、前記加熱炉７内の
温度と設定温度（すなわち均熱期において維持す
べき温度）との比較に基づき、各無接点リレー１
０，１０ａ〜１０ｂへ作動用電圧を印加する温度
コントローラ１１を連設し、該温度コントローラ
１１と、無接点リレー１０，１０ａ〜１０ｂとの
間に、各無接点リレー１０，１０ａ〜１０ｂに印
加される作動用電圧の調整をなす電圧調整手段１
２、１３、１４を配設してなり、かつ、前記各電
圧調整手段１２，１３，１４は、二つの調整抵抗
１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４
ｂと、両調整抵抗１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３
ｂ，１４ａ，１４ｂの一つを、前記温度コントロ
ーラおよび無接点リレーとに択一的に接続する切
り替えスイツチ１５，１６，１７と、前記加熱炉
７の内部温度に基づき、前記切り替えスイツチ１
５，１６，１７の作動位置を制御する制御機構１
８とを備えた概略構成となつている。

次いで、これらの詳細について説明すれば、前
記各電気ヒータ９ａ〜９ｃは、その発熱量に差が
与えられており、最も発熱量の大きい電気ヒータ
９ａがメインのヒータとして、加熱炉７の全体的
な加熱を行い、他の電気ヒータ９ｂ，９ｃが、加
熱炉７の局部的に放熱量の大きい部分に対応して
設けられて、その部分を補助的に加熱するように
なつている。

前記無接点リレー１０，１０ａ〜１０ｃは、本
実施例ではサイリスタが用いられており、電源１
９に並列的に接続されている。

前記温度コントローラ１１には、あらかじめ設
定温度が入力されており、前記加熱炉７内に配設
された熱電対１９から出力される炉内温度情報に
基づき、該炉内温度に反比例した電圧を前記各無
接点リレー１０，１０ａ〜１０ｃへ印加するよう
になつている。そして、前記温度コントローラ１
１から出力される電圧は、炉内温度が設定温度近
傍に至つた時点において、前記無接点リレー１
０，１０ａ〜１０ｃの作動最低電圧よりも若干高
くなるように設定されている。

前記調整抵抗１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３
ｂ，１４ａ，１４ｂは、本実施例では、その内の
一方の調整抵抗１２ａ，１３ａ，１４ａおよび他
方の調整抵抗１２ｂ，１３ｂ，１４ｂがそれぞれ
一つのグループとなされて、それぞれのグループ
毎に、前記温度コントローラ１１へ接続されるよ
うになつている。

また、前記各調整抵抗１２ａ，１２ｂ，１３
ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂは、各グループ毎に
相対的な抵抗値が設定されていて、前記温度コン
トローラ１１から均等に入力される電圧を所定の
比率で降下させることにより、それぞれに接続さ
れている無接点リレー１０，１０ａ〜１０ｃに印
加される作動電圧を変えて、すなわちこれらの無
接点リレー１０，１０ａ〜１０ｃの作動時期を変
えて、前記各電気ヒータ９ａ〜９ｃの発熱時間を
変化させるようになつている。

そして、本実施例では、一方のグループにおけ
る各調整抵抗１２ａ，１３ａ，１４ａが、加熱炉
７の加熱期における加熱パターンに対応して設定
され、また、他方のグループにおける各調整抵抗
１２ｂ，１３ｂ，１４ｂが、加熱炉７の均熱期に
おける加熱パターンに対応して設定されている。

すなわち、加熱期においては、補助加熱に用い
られる電気ヒータ９ｂ，９ｃが配設されている加
熱ゾーンZ₂・Z₃の熱消費量が大きく、前記電気ヒ
ータ９ｂ，９ｃによる熱供給量を大きくする必要
があることから、これらの電気ヒータ９ｂ，９ｃ
の発熱時間が他のメインの電気ヒータ９ａよりも
長くなるように調整抵抗１２ａ，１３ａ，１４ａ
を調整する。具体的には、調整抵抗１３ａ，１４
ａの抵抗値を他の調整抵抗１２ａよりも小さくし
て電圧降下を小さくし、これによつて、前記無接
点リレー１０ｂ，１０ｃに印加される電圧が、作
動最低電圧以上に保持される時間を長くするとと
もに、これらの作動期間を他の無接点リレー１０
ａの作動期間よりも長く取る。

一方、均熱期においては、加熱炉７の温度が低
下する場合、放熱性の高い前記加熱ゾーンZ₂・Z₃
から温度降下が開始されることから、まず、これ
らの加熱ゾーンZ₂・Z₃に配設されている電気ヒー
タ９ｂ，９ｃによる加熱が必要であるから、これ
を実施するために、前述した加熱期と同様に、こ
れらの加熱ゾーンZ₂・Z₃に対応して設けられた調
整抵抗１３ｂ，１４ｂの抵抗値が他の調整抵抗１
２ｂよりも小さく設定されている。

しかも、均熱期に対応して設置された調整抵抗
１２ｂ，１３ｂ，１４ｂは、加熱期に対応して設
置された調整抵抗１２ａ，１３ａ，１４ａに比し
て全体的に小さな抵抗値に設定されているととも
に、各調整抵抗１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ間の差が
加熱期に対応して設定された調整抵抗１２ａ，１
３ａ，１４ａのそれよりも小さく設定されてい
る。

前記制御機構１８は、前記各切り替えスイツチ
１５〜１７を同期して作動させるアクチユエータ
２０と、該アクチユエータ２０に連設された制御
ユニツト２１とによつて構成され、前記アクチユ
エータ２０は、前記切り替えスイツチ１５〜１７
の可動接点に回動自在に連結された駆動ロツド２
２と、該駆動ロツド２２を操作するソレノイド２
３とを備えている。

そして、前記制御ユニツト２１は、前記熱電対
１９からの炉内温度の情報に基づき、前記ソレノ
イド２３に動作信号を出力し、前記炉内温度が所
定温度に至つた時点で、ソレノイド２３を動作さ
せて、前記切り替えスイツチ１５〜１７を、加熱
期に対応してセツトされた状態から、均熱期に対
応した状態に切り替えるようになつている。

しかして、このように構成された本実施例の温
度制御装置８は、加熱期の炉内温度が低い状態で
は、温度コントローラ１１から出力される電圧が
高いことから、各調整抵抗１２ａ，１３ａ，１４
ａによる電圧降下にも拘わらず無接点リレー１
０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃに作動最低電圧以上
の電圧が印加されて、全電気ヒータ９，９ａ，９
ｂ，９ｃによる加熱が行われる。

そして、炉内温度があるレベルまで上昇させら
れると、まず、大きな電圧降下を発生させている
調整抵抗１２ａの作用により、無接点リレー１０
ａがOFFとなされて、メインの電気ヒータ９ａ
の発熱作用が停止される。この後においても。他
の補助の電気ヒータ９ｂ，９ｃによる発熱作用が
継続して行われ、最も放熱量の大きい箇所の加熱
が持続されるとともに、炉の全体の加熱も継続さ
れる。さらに、炉内温度が設定温度近傍まで上昇
させられた時点で、前記調整抵抗１３ａ，１４ａ
に印加されている電圧が、無接点リレー１０ｂ，
１０ｃの作動最低電圧以下となり、これらに接続
されている電気ヒータ９ｂ，９ｃの発熱作用が停
止されるとともに、制御機構１８によつて切り替
えスイツチ１５〜１７が作動させられて、均熱期
の温度制御に移行される。

このような加熱期の温度制御により、加熱期の
初期においては、最も放熱量の大きい箇所が補助
の電気ヒータ９ｂ，９ｃによつて加熱されて局部
的な温度低下が抑制され、また、加熱期の中盤や
後半で、各構成部材にその昇温に要する熱消費量
が減少した状態においては、補助の電気ヒータ９
ｂ，９ｃによる熱供給によつて炉内温度の緩やか
な上昇を保持しつつ、放熱量の大きい部分の温度
低下を抑制する。したがつて、加熱期における炉
内温度が、全体として極力均一な状態を維持しつ
つ上昇させられる。

一方、このような加熱期における加熱が行われ
た後は、前述したように、制御機構１８の作用に
よつて切り替えスイツチ１５〜１７が作動させら
れることにより、加熱期に対応してセツトされた
調整抵抗１２ａ，１３ａ，１４ａが、均熱期に対
応してセツトされている調整抵抗１２ｂ，１３
ｂ，１４ｂに切り替えられる。これによつて、均
熱期に最適な温度制御が実施される。

すなわち、一旦、設定温度まで上昇させられた
炉内温度が下降すると、その下降現象は、まず、
放熱量の大きい部分から開始されるのであるが、
前述した調整抵抗１２ｂ，１３ｂ，１４ｂが、補
助の電気ヒータ９ｂ，９ｃをメインの電気ヒータ
９ａに先立つて発熱するようにセツトされている
ことから、炉内温度の下降現象が発生すると、放
熱量の大きい部分から加熱が行われ、かつ、補助
の電気ヒータ９ｂ，９ｃとメインの電気ヒータ９
ａとの作動時期の間隔が狭められていることか
ら、該メインの電気ヒータ９ａによる加熱が再開
されて、補助の電気ヒータ９ｂ，９ｃによる局部
的な温度上昇が行われる前に全体加熱が行われ
る。

したがつて、均熱期に最適な温度制御が実施さ
れる。

なお、前記実施例において示した各構成部材の
諸形状や寸法等は一例あつて、適用する加熱炉７
の形状や、加熱の際の温度上昇傾向あるいは設計
要求等に基づき種々変更可能である。

「考案の効果」 以上説明したように、本考案の係わる加熱炉の
温度制御装置は、加熱炉を複数の加熱ゾーンに区
分するとともに、各加熱ゾーンに電気ヒータを配
設し、これらの電気ヒータに、加熱用電流の供給
および遮断をなす無接点リレーを連設し、これら
の無接点リレーに、前記加熱炉内の温度と設定温
度との比較に基づき、各無接点リレーへ作動用電
圧を印加する温度コントローラを連設し、該温度
コントローラと前記各無接点リレーとの間に、各
無接点リレーに印加される作動用電圧の調整をな
す電圧調整手段を配設してなり、かつ、前記電圧
調整手段は、複数の調整抵抗と、これらの調整抵
抗の一つを、前記温度コントローラおよび無接点
リレーとに択一的に接続する切り替えスイツチ
と、前記加熱炉の内部温度に基づき、前記切り替
えスイツチの作動位置を制御する制御機構とを具
備してなることを特徴とするもので、加熱炉の内
部温度に基づき、制御機構によつて切り替えスイ
ツチを作動させて、調整抵抗の一つを択一的に無
接点リレーへ接続することにより該無接点リレー
の作動時期を多段階に変化させ、これによつて、
加熱炉の温度状況に応じた熱量供給制御を可能に
して、加熱炉を加熱開始から定常状態に至るま
で、均一な温度に保持することができる等の優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す概略図、第２
図は従来の加熱炉の温度制御装置を示す概略図、
第３図は従来の温度制御装置によつて制御された
加熱炉の温度上昇傾向を示す図である。 ７……加熱炉、８……温度制御装置、９，９ａ
〜９ｃ……電気ヒータ、１０，１０ａ〜１０ｃ…
…無接点リレー、１１……温度コントローラ、１
２〜１４……電圧調整手段、１２ａ，１３ａ，１
４ａ……調整抵抗、１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ……
調整抵抗、１５〜１７……切り替えスイツチ、１
８……制御機構、１９……熱電対、２０……アク
チユエータ、２１……制御ユニツト、２２……駆
動ロツド、２３……ソレノイド。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 加熱炉を複数の加熱ゾーンに区分するととも
   に、各加熱ゾーンに電気ヒータを配設し、これら
   の電気ヒータに、加熱用電流の供給および遮断を
   なす無接点リレーを連設し、これらの無接点リレ
   ーに、前記加熱炉内の温度と設定温度との比較に
   基づき、各無接点リレーへ作動用電圧を印加する
   温度コントローラを連設し、該温度コントローラ
   と前記各無接点リレーとの間に、各無接点リレー
   に印加される作動用電圧の調整をなす電圧調整手
   段を配設してなり、かつ、前記電圧調整手段は、
   複数の調整抵抗と、これらの調整抵抗の一つを、
   前記温度コントローラおよび無接点リレーとに択
   一的に接続する切り替えスイツチと、前記加熱炉
   の内部温度に基づき、前記切り替えスイツチの作
   動位置を制御する制御機構とを具備してなること
   を特徴とする加熱炉の温度制御装置。