JPH0720948A - ヒータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒータの制御において、オーバシュート量を
極力小さくするとともに早期に温度目標値に収束させ、
温度目標値に一致若しくは近似するように高精度に制御
する。 【構成】 ヒータの非定常状態においては、出力補正値
決定手段３２Ｅによって、温度上昇率と温度目標値に対
する所定時間後の推定温度偏差とに基づき出力補正値を
決定し、非定常状態の現出力値計算手段によって、前回
の出力値に前述の出力補正値を加算して現出力値を得、
この現出力値に基づいてヒータを通断電制御する。又、
ヒータの定常状態においては、オフセット補正値決定手
段３２Ｉによって、温度上昇率と温度目標値に対する現
時刻の温度偏差とに基づきオフセット補正値を決定し、
定常状態の現出力値決定手段３２Ｋによって、前回のオ
フセット値に前述のオフセット補正値を加算して現オフ
セット値を得、これを温度目標値に対応する出力値に加
算して現出力値を得、この現出力値に基づいてヒータを
通断電制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被加熱体を加熱するヒー
タの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車のドアトリムを成形する
場合には、材料として比較的広い面積のプラスチックシ
ートが用いられ、成形に際しては加熱炉によって加熱さ
れるようになっている。そして、この種の加熱炉のヒー
タとしては、通常は遠赤外線ヒータが用いられる。この
場合、遠赤外線ヒータとしては、電熱線及び温度検出器
の温度検出端がセラミックに埋設して構成されたセラミ
ックヒータが用いられ、これは、加熱速度が早く、面発
熱のための温度分布が良好で、広い面積を均一に加熱で
き、耐食性に優れる利点があり、一般的には、数１０個
から数１００個（多いときには５００個）の単位ヒータ
を組合せて構成される。

【０００３】図８乃至図１０には第１の従来例を示して
いる。即ち、図８に示すように、遠赤外線ヒータ１は、
例えば５６個の単位ヒータ２によって構成されており、
その各単位ヒータ２には給電線２ａによって給電される
ようになっている。そして、遠赤外線ヒータ１の５６個
の単位ヒータ２の内の中央の単位ヒータ２のみに温度検
出器たる熱電対３が設けられている。

【０００４】図９に示すように、各単位ヒータ２には夫
々電力調整器４及びヒューズ５が対応して設けられてお
り、又、単位ヒータ２に共通のＮＦＢ（ノーヒューズブ
レーカ）６及びＳＳＲ（ソリッドステートリレー）７
（図１０参照）の接点部７ａが設けられている。そし
て、各単位ヒータ２は、ＮＦＢ６及び接点部７ａの直列
回路を共通に介し且つ夫々に対応する電力調整器４，ヒ
ューズ５及び給電線２ａの直列回路を介してＡＣ２００
Ｖが印加された交流電源線８，９間に接続されている。
この場合、電力調整器４はボリューム４ａを備えてい
て、ボリューム４ａによる設定によって各単位ヒータ２
の出力を位相制御により調整するようになっている。

【０００５】図１０に示すように、温度調節器１０はＡ
Ｃ１００Ｖが印加された交流電源線１１，１２間に接続
されている。この温度調節器１０は、熱電対３に接続さ
れていて、熱電対３が測定する温度が温度目標値となる
ようにＳＳＲ７の駆動部７ｂをＤＣ２４Ｖによって通断
電し、以て、接点部７ａをオンオフ制御するようになっ
ている。

【０００６】図１１乃至図１３には第２の従来例が示さ
れている。即ち、図１１に示すように、遠赤外線ヒータ
１の単位ヒータ２は、複数個を１ブロックとする１１個
のブロックヒータ１３に区分され、各ブロックヒータ１
３毎に給電線１３ａから給電される。そして、熱電対３
は各ブロックヒータ１３毎に設けられている。

【０００７】図１２及び図１３に示すように、ＳＳＲ７
及びヒューズ５は各ブロックヒータ１３毎に設けられて
いるとともに、温度調節器１０も熱電対３毎に設けられ
ている。そして、図１２に示すように、各ブロックヒー
タ１３は、ＮＦＢ６を共通に介し且つ各ＳＳＲ７の接点
部７ａ，ヒューズ５及び給電線１３ａの直列回路を介し
て交流電源線８，９間に接続されている。更に、図１３
に示すように、各温度調節器１０は交流電源線１１，１
２間に接続されて、ＰＩ（比例・積分）制御により各Ｓ
ＳＲ７の接点部７ａをオンオフするようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図８乃至図１０に示す
第１の従来例では、各単位ヒータ２毎に設けられた電力
調整器４によって相対温度分布を設定し、１つの熱電対
３によって代表温度を測定して温度制御を行なうので、
単位ヒータ２と１対１で設けられた多数の電力調整器４
の調整が必要で、特に、型換えした場合には、その都
度、電力調整器４の調整を行なわなければならず、段取
換えに長時間を要し、又、電力調整器４の調整は作業者
の感覚によるので、品質が安定しない。

【０００９】図１１乃至図１３に示す第２の従来例で
は、各ブロックヒータ１３毎にＰＩ制御により温度制御
を行なうので、第１の従来例のような問題が解消できる
ようになる。しかしながら、加熱炉においては、最近の
少ロット生産指向のために生産品目がよく替り、生産品
目毎にヒータ面温度分布を高頻度に変更する必要がある
が、その変更毎の温度目標値は、生産品目毎に異なるス
テップ状の不連続なものとなるので、温度目標値近傍の
定常状態となるまでの非定常状態の温度制御の回数が増
加する。

【００１０】図１４は、第２の従来例において、温度目
標値を２００℃及び２５０℃から３００℃に変更した場
合の実験結果を示すものである。この図１４から明らか
なように、ＰＩ制御によっても、非定常状態の温度制御
ではオーバシュート量が大きく、又、温度目標値に収束
するまでの時間が長くなっている。

【００１１】更に、遠赤外線ヒータにおいては、ヒータ
表面温度によって遠赤外線のピーク波長が異なってくる
ことは知られているとともに、出力操作量（一定時間内
のヒータ通電時間の割合（％）〜図５参照）に対する安
定温度の変化も非線形であって、これもヒータ種類によ
って特性が大きく異なる。従って、定常状態の温度制御
も、従来より用いられているＰＩ制御では、制御精度が
不充分になる問題がある。

【００１２】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その第１の目的は、非定常状態の制御においては、
オーバシュート量を極力小になし、早期に温度目標値に
収束させることができるヒータの制御装置を提供するこ
とにある。

【００１３】本発明の第２の目的は、定常状態の制御に
おいては、高精度の制御を行なうことができるヒータの
制御装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１の目的を達成するた
めに、請求項１記載のヒータの制御装置は、ヒータに通
電するヒータ通電手段と、前記ヒータの現時刻の温度を
測定する温度測定手段と、前記ヒータの所定時間前の温
度を記憶する温度記憶手段と、これらの温度測定手段に
よる現時刻の温度と温度記憶手段による所定時間前の温
度とから温度上昇率を計算する温度上昇率計算手段段
と、設定された温度目標値を記憶する温度目標値記憶手
段と、前記温度測定手段による現時刻の温度から前記ヒ
ータが非定常状態か定常状態かを判定する判定手段と、
この判定手段が非定常状態と判定した場合に、前記温度
測定手段による現時刻の温度，温度上昇率計算手段によ
る温度上昇率及び温度目標値記憶手段による温度目標値
に基づいて所定時間後の推定温度偏差を計算する推定温
度偏差計算手段と、温度上昇率及び温度偏差をパラメー
タとして出力補正値を記憶する出力補正値用クロステー
ブル記憶手段と、前記温度上昇率計算手段による温度上
昇率と前記推定温度偏差計算手段による推定温度偏差と
に基づいて前記出力補正値用クロステーブルから出力補
正値を読出す出力補正値決定手段と、前回の出力値を記
憶する出力値記憶手段と、この出力値記憶手段による前
回の出力値と前記出力補正値決定手段による出力補正値
とから非定常状態の現出力値を計算する現出力値計算手
段と、この現出力値計算手段による現出力値によって前
記ヒータ通電手段を制御する出力手段とを具備してなる
構成に特徴を有する。

【００１５】第２の目的を達成するために、請求項２記
載のヒータの制御装置は、ヒータに通電するヒータ通電
手段と、前記ヒータの現時刻の温度を測定する温度測定
手段と、前記ヒータの所定時間前の温度を記憶する温度
記憶手段と、これらの温度測定手段による現時刻の温度
と温度記憶手段による所定時間前の温度とから温度上昇
率を計算する温度上昇率計算手段と、設定された温度目
標値を記憶する温度目標値記憶手段と、前記温度測定手
段による現時刻の温度から前記ヒータが非定常状態か定
常状態かを判定する判定手段と、この判定手段が定常状
態と判定した場合に、前記温度測定手段による現時刻の
温度と前記温度目標値記憶手段による温度目標値とから
現時刻の温度偏差を計算する温度偏差計算手段と、定常
温度に対する出力値を記憶する出力値用テーブル記憶手
段と、前記温度目標値記憶手段による温度目標値に基づ
いて前記出力値用テーブル記憶手段から定常出力値を読
出す定常出力値決定手段と、温度上昇率及び温度偏差を
パラメータとてオフセット補正値を記憶するオフセット
補正値用クロステーブル記憶手段と、前記温度上昇率計
算手段による温度上昇率と前記温度偏差計算手段による
現時刻の温度偏差とに基づいて前記オフセット補正値用
クロステーブル記憶手段からオフセット補正値を読出す
オフセット補正値決定手段と、前回のオフセット値を記
憶するオフセット値記憶手段と、このオフセット値記憶
手段による前回のオフセット値，前記定常出力値決定手
段による定常出力値及び前記オフセット値補正手段によ
るオフセット補正値から定常状態の現出力値を計算する
現出力値計算手段と、この現出力値計算手段による現出
力値によって前記ヒータ通電手段を制御する出力手段と
を具備してなることを特徴を有する。

【００１６】

【作用】請求項１記載のヒータの制御装置によれば、所
定時間前の温度と現時刻の温度とから温度上昇率を計算
し、この温度上昇率と現時刻の温度とから所定時間後の
温度推定値を計算し、この温度推定値と温度目標値とか
ら推定温度偏差を計算し、この温度上昇率と推定温度偏
差と基づいて予め設定された出力補正値用クロステーブ
ルから出力補正値を読出し、そして、この出力補正値と
前回の出力値とから現出力値を計算し、この非定常状態
の現出力値に基づいてヒータ通電手段を制御する。

【００１７】従って、以上の動作が繰返されることによ
り、測定温度が温度目標値に近くなるに従って温度偏差
は順次小さくなり、ヒータの温度は温度目標値に収束さ
れるようになる。

【００１８】請求項２記載のヒータの制御装置によれ
ば、現時刻の温度と温度目標値とから現時刻の温度偏差
を計算し、この温度偏差と温度上昇率とに基づいて予め
設定されたオフセット補正値用クロステーブルからオフ
セット補正値を読出し、このオフセット補正値と前回の
オフセット補正値とから現オフセット値を計算し、更
に、出力値用テーブルから温度目標値における定常出力
値を読出して、この定常出力値と現オフセット値とから
現出力値を計算し、この定常状態の現出力値に基づいて
ヒータ通電手段を制御する。

【００１９】従って、以上の動作が繰返されることによ
り、測定温度が温度目標値に近くなるに従ってオフセッ
ト値は次第に小さくなり、ヒータの温度は温度目標値に
一致若しくは近似するようになる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき、図１乃至図
７を参照しながら説明する。加熱炉のヒータたる遠赤外
線ヒータ２０は、従来と同様にセラミックヒータからな
り、図２に示すように、例えば６４個の単位ヒータ２１
によって構成されている。６４個の単位ヒータ２１は、
複数個の単位ヒータ２１を１ブロックとした１３個のブ
ロックヒータ２２に区分され、各ブロックヒータ２２に
は、夫々給電線２２ａによって給電されるようになって
いる。この場合、各ブロックヒータ２２は、左，右両端
部に位置する８個の単位ヒータ２１からなる２つの大ブ
ロックヒータと、前，後両端部に位置する６個の単位ヒ
ータ２１からなる２つの中ブロックヒータと、これらに
よって囲まれた４個の単位ヒータ２１からなる９つの小
ブロックヒータとから構成されている。そして、１３個
の各ブロックヒータ２２には、温度検出手段たる熱電対
２３が配設されている。

【００２１】図３には遠赤外線ヒータ２０の制御装置が
示されており、破線で囲んで示す回路部２４は各ブロッ
クヒータ２２毎に設けられるものである。即ち、ＡＣ２
００Ｖが印加された交流電源線２５，２６間には、ブロ
ックヒータ２２及びヒータ通電手段たるＳＳＲ２７（の
接点部）の直列回路が接続され、このＳＳＲ２７に並列
にサージ吸収素子２８が接続され、更に並列にスナバ回
路２９が接続されている。

【００２２】ブロックヒータ２２に設けられた熱電対２
３はアンプ３０の入力端子に接続され、ＳＳＲ２７（の
駆動部）は出力手段たる駆動回路３１の出力端子に接続
されている。そして、アンプ３０の出力端子はマイクロ
プロセッサ３２の対応する入力ポートに接続され、駆動
回路３１の入力端子はマイクロプロセッサ３２の対応す
る出力ポートに接続されている。

【００２３】マイクロプロセッサ３２の他の入，出力ポ
ートには残りの１２個のブロックヒータ２２に対応する
１２個の回路部２４の出，入力端子が接続され、以て、
制御装置３３が構成されている。そして、マイクロセッ
サ３２の制御内容を機能別のブロック線図で示すと図１
のようになるが、詳細は後述する。

【００２４】次に、本実施例の作用につき、図１及び図
４乃至図７をも参照しながら説明する。熱電対２３はブ
ロックヒータ２２の温度に相当する熱電力信号を発生
し、アンプ３０はこれの電圧レベルを上げるとともにリ
ニアライズしてマイクロプロセッサ３２の入力ポートに
与えるようになっている。又、駆動回路３１には、マイ
クロプロセッサ３２から現出力値即ち出力操作量が与え
られるようになっている。この出力操作量はオンオフ１
周期（例えば１sec ）に対するオン時間の割合（％）を
示したもので、駆動回路３１はこの出力操作量でＳＳＲ
２７の接点部をオンオフしてブロックヒータ２２を通断
電制御するようになっている。

【００２５】而して、制御装置３３の動作が開始（スタ
ート）されると、マイクロプロセッサ３２は、次のよう
に制御動作する。即ち、ステップＳ１では、熱電対２３
及びアンプ３０を介してブロックヒータ２２の現時刻の
温度を測定する（読込む）。ステップＳ２では、測定し
た現時刻の温度を現時刻の温度記憶手段３３Ａ（図１参
照）に順送りに記憶させるとともに、所定時間前の温度
記憶手段３３Ｂ（図１参照）に記憶させる。ステップＳ
３では、温度記憶手段３３Ａから所定時間前の温度を読
出し、更に、ステップＳ４で、この読出した所定時間前
の温度と前述の現時刻の温度とから温度上昇率を計算す
る。

【００２６】ステップＳ５では、現時刻の温度が温度目
標値記憶手段３３Ｃ（図１参照）に予め記憶された温度
目標値を中心とする上限値と下限値との間の設定範囲内
にあるか否かを判断するもので、「ＮＯ」の場合は、非
定常状態であると判定する。以下、非定常状態でのマイ
クロプロセッサ３２の制御動作について述べる。

【００２７】ステップＳ５で「ＮＯ」と判断した場合に
は、ステップＳ６となり、ここでは、現時刻の温度及び
前記温度上昇率から所定時間後の温度推定値を計算す
る。次のステップＳ７では、温度推定値と温度目標値と
から所定時間後の推定温度偏差を計算する。そして、ス
テップＳ８では、温度上昇率と所定時間後の推定温度偏
差とに基づいて温度上昇率と推定温度偏差のクロステー
ブル記憶手段３３Ｄ（図１参照）から出力補正値を読出
す。

【００２８】即ち、この（出力補正値用）クロステーブ
ル記憶手段３３Ｄには、温度上昇率と温度偏差とをパラ
メータとして最適な出力補正値が記憶されているもの
で、その出力補正値は、ファジィ推論によって決定され
たものである。従って、ステップＳ８では、温度上昇率
と推定温度偏差とに基づいてクロステーブル記憶手段３
３Ｄから現時刻における最適な出力補正値が読出される
ようになる。

【００２９】ステップＳ９では、前回の出力値の記憶手
段３３Ｅ（図１参照）から前回の出力値を読出し、ステ
ップＳ１０では、前回の出力値に前述の出力補正値を加
算して現出力値とし、ステップＳ１１では、前記出力値
記憶手段３３Ｅに現出力値を前回の出力値として記憶さ
せ、更に、ステップＳ１２では、現出力値を出力して駆
動回路３１に与えるようになり、そして、ステップＳ１
に戻るようになる。

【００３０】尚、制御装置３３の動作開始時には、温度
記憶手段３３Ｂには所定時間前の温度として初期温度が
セットされるとともに、出力値記憶手段３３Ｅには前回
の出力値として初期出力値がセットされるようになって
おり、これによって、マイクロプロセッサ３２は、ステ
ップＳ１２で１００％の現出力値たる出力操作量を出力
し、駆動回路３１は、ＳＳＲ２７の接点部をオンオフ１
周期分オンさせ、以て、ブロックヒータ２２に全通電さ
せるようになっている。

【００３１】従って、マイクロプロセッサ３２が以上の
ようなステップＳ１乃至Ｓ１２の動作を繰返して行なう
と、現出力値は温度目標値を与える出力値となるように
順次％が小になるよう制御される。

【００３２】さて、マイクロプロセッサ３２が以上のよ
うな非定常状態の制御を行なうことにより、ブロックヒ
ータ２２の温度が設定範囲内に達すると、マイクロプロ
セッサ３２はステップＳ５で「ＹＥＳ」と判断して定常
状態であると判定する。以下、この定常状態でのマイク
ロプロセッサ３２の動作について述べる。

【００３３】ステップＳ５で「ＹＥＳ」と判断した場合
には、ステップＳ１３に移行し、ここでは、現時刻の温
度記憶手段３３Ａから数回分の現時刻の温度を読出し
て、連続数回分だけ同一値か否かの判断を行なう。そし
て、このステップＳ１３で、もし、「ＹＥＳ」と判断し
た場合には、ステップＳ１４に移行し、ここでは、現時
刻の温度と温度目標値とから現時刻の温度偏差を計算す
る。そして、ステップＳ１５では、温度上昇率と現時刻
の温度偏差とに基づいて温度上昇率と現時刻の温度偏差
のクロステーブル記憶手段３３Ｆ（図１参照）からオフ
セット補正値を読出す。

【００３４】即ち、この（オフセット補正値用）クロス
テーブル記憶手段３３Ｆには、温度上昇率と温度偏差と
をパラメータとして最適なオフセット補正値が記憶され
ているもので、そのオフセット補正値は、ファジィ推論
によって決定されたものである。従って、ステップＳ１
５では、温度上昇率と現時刻の温度偏差とに基づいてク
ロステーブル記憶手段３３Ｆから現時刻における最適な
オフセット補正値が読出されるようになる。

【００３５】ステップＳ１６では、前回のオフセット値
の記憶手段３３Ｇ（図１参照）から前回のオフセット値
を読出し、ステップＳ１７では、前回のオフセット値に
前述のオフセット補正値を加算して現オフセット値と
し、ステップＳ１８では、定常温度に対する出力値のテ
ーブル記憶手段３３Ｈ（図１参照）から温度目標値にお
ける定常出力値を読出す。

【００３６】即ち、この（出力値用）テーブル記憶手段
３３Ｈには、図５に示すように、定常状態のヒータ温度
（定常温度）と出力操作量（出力値）との関係が記憶さ
れており、出力操作量（出力値）はオンオフ１周期（例
えば１sec ）中のオン時間の割合（％）で示される。
尚、テーブル記憶手段３３Ｈには、実際には、例えば最
小オン時間が５ｍｓで、且つ、５ｍｓ単位で段階的に上
昇するように出力操作量が記憶されている。従って、こ
のステップＳ１８では、温度目標値を達成するための定
常出力値（出力操作量）が読出される。

【００３７】ステップＳ１９では、この定常出力値に前
述の現オフセット値を加算して現出力値とし、ステップ
Ｓ２０では、この現オフセット値を記憶手段３３Ｇに前
回のオフセット値として記憶させ、そして、ステップＳ
１２では現出力値を駆動回路３１に出力させる。

【００３８】以上のように、現出力値がオフセット補正
値によって補正されると、ブロックヒータ２２の通電率
が変化するので、そのブロックヒータ２２の温度も変化
するようになるものであり、従って、マイクロプロセッ
サ３２は、ステップＳ１３となったときに「ＮＯ」と判
断してステップＳ２１に移行する。このステップＳ２１
においては、ステップＳ１４乃至Ｓ１７によるオフセッ
ト値の補正は行なわずに前回のオフセット値を現オフセ
ット値としてステップ１８に移行するようになる。即
ち、定常状態において現時刻における温度が変化する場
合には、これが安定するまで出力値を変更しないのであ
る。

【００３９】以上の動作を繰返すことによって、オフセ
ット値は順次小になってブロックヒータ２２の温度は温
度目標値に一致し若しくは近似するように制御されるよ
うになる。

【００４０】ところで、マイクロプロセッサ３２は、図
４に示すように制御をソフトウエアにより処理するもの
であるが、これを機能別のブロック線図で示すと、図１
に示すようになる。

【００４１】即ち、マイクロプロセッサ３２は、現時刻
の温度測定手段３２Ａ（ステップＳ１乃至Ｓ３に相
当）、温度上昇率計算手段３２Ｂ（ステップＳ４に相
当）、定常状態及び非定常状態の判定手段３２Ｃ（ステ
ップＳ５に相当）、推定温度偏差計算手段３２Ｄ（ステ
ップＳ６及びＳ７に相当）、出力補正値決定手段３２Ｅ
（ステップＳ６乃至Ｓ８）、非定常状態の現出力値計算
手段（ステップＳ９乃至Ｓ１２に相当）、現時刻の温度
が連続数回同一値かの判定手段３２Ｇ（ステップＳ１３
に相当）、現時刻の温度偏差計算手段３２Ｈ（ステップ
Ｓ１４に相当）、オフセット補正値決定手段３２Ｉ（ス
テップＳ１５乃至Ｓ１７に相当）、定常出力値の決定手
段３２Ｊ（ステップＳ１８に相当）及び定常状態の現出
力値計算手段３２Ｋ（ステップＳ１８乃至Ｓ２０及びＳ
１２に相当）から構成される。

【００４２】尚、以上は、一つのブロックヒータ２２の
制御動作について説明したものであるが、回路部２４は
各１３個のブロックヒータ２２毎に設けられているもの
であり、マイクロプロセッサ３２はこれらの１３個の回
路部２４の制御を直列的に制御するようになっている。
この場合、各ブロックヒータ２２に属する温度目標値記
憶手段３３Ｃに設定記憶される温度目標値は、相対温度
分布に基づいて夫々異なる値に設定されるが、出力値用
クロステーブル記憶手段３３Ｄ，オフセット補正値用ク
ロステーブル記憶手段３３Ｆ及び出力値用テーブル記憶
手段３３Ｅは共通に用いることができる。

【００４３】このような本実施例によれば、次のような
効果を奏する。即ち、マイクロプロセッサ３２は、ブロ
ックヒータ２２の非定常状態においては、所定時間前の
温度と現時刻の温度とから温度上昇率を計算し、この温
度上昇率と現時刻の温度とから所定時間後の温度推定値
を計算し、この温度推定値と温度目標値とから推定温度
偏差を計算し、この温度上昇率と推定温度偏差とに基づ
いて出力補正値を読出し、そして、この出力補正値と前
回の出力値とを加算して現出力値を得、この非定常状態
の現出力値で駆動回路３１を介してＳＳＲ２７をオンオ
フ制御し、以て、ブロックヒータ２２の通電率を制御す
るようにした。

【００４４】従って、ブロックヒータ２２の通電率を制
御するＳＳＲ２７に対する出力値は、ブロックヒータ２
２の温度が温度目標値に近くなるに従って順次小（％が
小）となるように制御されるものであり、ブロックヒー
タ２２の温度は温度目標値に早期に収束される。

【００４５】図６は、初期温度（常温度）から温度目標
値３１８℃及び３５３℃に制御する場合を実験した温度
特性を示すものである。この図６から明らかなように、
従来例の図１４に示すＰＩ制御による場合と比較してみ
ると、従来では、オーバシュート量が１５℃程度大であ
るのに対して、本実施例では、オーバシュート量は２乃
至３℃に減少しており、又、従来では、非定常状態から
定常状態に収束するまでの時間は５分以上かかっている
のに対し、本実施例では、４分以内に短縮されている。

【００４６】更に、マイクロプロセッサ３２は、ブロッ
クヒータ２２の定常状態においては、現時刻の温度と温
度目標値とから現時刻の温度偏差を計算し、この温度偏
差と温度上昇率とに基づいてオフセット補正値を読出
し、このオフセット補正値を前回のオフセット値に加算
して現在のオフセット値を得、更に、温度目標値に対応
する定常出力値を読出して、この定常出力値に現オフセ
ット値を加算して現出力値を得、この定常状態の現出力
値を駆動回路３１に与えるようにした。

【００４７】従って、ブロックヒータ２２の温度が温度
目標値に近くなるに従ってオフセット値は順次小になる
ものであり、以て、ブロックヒータ２２の温度を温度目
標値に一致若しくは近似するように高精度に制御するこ
とができる。

【００４８】そして、第２の従来例では、１１個のブロ
ックヒータ１３の多点制御であるため、相対温度分布を
良好になすべく各温度目標値を異なるように設定するば
かりでなく、各ＰＩ制御の回路定数の調整を行なうよう
にする必要があった。しかしながら、本実施例において
は、各１３個のブロックヒータ２２の温度目標値を異な
らせる必要があっても、従来のＰＩ制御の回路定数に相
当するクロステーブル記憶手段３３Ｄ及び３３Ｆはファ
ジィ推論によって設定された上で共通に使用できるの
で、従来の回路定数の如き調整は不要である。

【００４９】特に、第２の従来例では、型換えによって
温度目標値が変更される都度にその回路定数の調整変更
が必要であったが、本実施例ではファジィ推論によって
設定されたクロステーブル記憶手段３３Ｄ及び３３Ｆを
用いているので、変更調整の必要がなく、型換え作業を
容易に且つ短時間で行なうことができる。

【００５０】尚、上記実施例において、制御装置３３を
複数個設ければ、数１００個の単位ヒータからなる遠赤
外線ヒータの制御が可能になる。

【００５１】又、上記実施例は、加熱炉に適用した場合
であるが、これ以外にも適用し得ることは勿論であり、
従って、ヒータとしては、多数の単位ヒータからなる遠
赤外線ヒータに限らず、単体のヒータであってもよいこ
とは勿論である。

【００５２】その他、本発明は上記し且つ図面に示す実
施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲
内で適宜変形して実施できることは勿論である。

【００５３】

【発明の効果】本発明は、以上説明した通りであるの
で、次のような効果を奏する。

【００５４】請求項１記載のヒータの制御装置によれ
ば、ヒータの非定常状態においては、ヒータの温度上昇
率と温度目標値に対する所定時間後の推定温度偏差とを
計算して、これらから出力補正値を決定し、この出力補
正値と前回の出力値とから現出力値を得て、この現出力
値に基づいてヒータを通断電制御するようにしたので、
オーバシュート量を極力小さくすることができるととも
に、ヒータの温度を早期に温度目標値に収束させること
ができる。

【００５５】請求項２記載のヒータの制御装置によれ
ば、ヒータの定常状態においては、ヒータの温度上昇率
と温度目標値に対する現時刻の温度偏差を計算して、こ
れらからオフセット補正値を決定し、このオフセット補
正値と前回のオフセット値とから現オフセット値を得、
更に、この現オフセット値と温度目標値に対応する定常
出力値とから現出力値を得て、この現出力値に基づいて
ヒータを通断電制御するようにしたので、ヒータの温度
を温度目標値に一致若しくは近似するように高精度に制
御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電気的構成のブロック
線図

【図２】遠赤外線ヒータの斜視図

【図３】電気的構成図

【図４】制御内容を示すフローチャート

【図５】出力操作量−ヒータ温度特性図

【図６】ヒータの温度特性図

【図７】ヒータの温度偏差特性図

【図８】第１の従来例を示す図２相当図

【図９】電気的構成図

【図１０】温度調節器の結線図

【図１１】第２の従来例を示す図８相当図

【図１２】図９相当図

【図１３】図１０相当図

【図１４】ヒータの温度特性図

【符号の説明】

図面中、２０は遠赤外線ヒータ（ヒータ）、２１は単位
ヒータ、２２はブロックヒータ、２３は熱電対（温度検
出手段）、２４は回路部、２７はＳＳＲ（ヒータ通電手
段）、３０はアンプ、３１は駆動回路（出力手段）、３
２はマイクロプロセッサ、３２Ａは現時刻の温度測定手
段、３２Ｂは温度上昇率計算手段、３２Ｃは定常状態及
び非定常状態判定手段、３２Ｄは推定温度偏差計算手
段、３２Ｅは出力値決定手段、３２Ｆは非定常状態の現
出力値決定手段、３２Ｇは判定手段、３２Ｈは現時刻の
温度偏差計算手段、３２Ｉはオフセット補正値決定手
段、３２Ｊは定常出力値の決定手段、３２Ｋは定常状態
の現出力値計算手段、３３は制御装置、３３Ａは現時刻
の温度記憶手段、３３Ｂは所定時間前の温度記憶手段、
３３Ｃは温度目標値記憶手段、３３Ｄは温度上昇率と推
定温度偏差のクロステーブル記憶手段、３３Ｅは前回の
出力値の記憶手段、３３Ｆは温度上昇率と現時刻の温度
偏差のクロステーブル記憶手段、３３Ｇは前回のオフセ
ット値記憶手段、３３Ｈは定常温度に対する出力値のテ
ーブル記憶手段を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒータに通電するヒータ通電手段と、 前記ヒータの現時刻の温度を測定する温度測定手段と、 前記ヒータの所定時間前の温度を記憶する温度記憶手段
   と、 これらの温度測定手段による現時刻の温度と温度記憶手
   段による所定時間前の温度とから温度上昇率を計算する
   温度上昇率計算手段と、 設定された温度目標値を記憶する温度目標値記憶手段
   と、 前記温度測定手段による現時刻の温度から前記ヒータが
   非定常状態か定常状態かを判定する判定手段と、 この判定手段が非定常状態と判定した場合に、前記温度
   測定手段による現時刻の温度，温度上昇率計算手段によ
   る温度上昇率及び温度目標値記憶手段による温度目標値
   に基づいて所定時間後の推定温度偏差を計算する推定温
   度偏差計算手段と、 温度上昇率及び推定温度偏差をパラメータとして出力補
   正値を記憶する出力補正値用クロステーブル記憶手段
   と、 前記温度上昇率計算手段による温度上昇率と前記推定温
   度偏差計算手段による推定温度偏差とに基づいて前記出
   力補正値用クロステーブル記憶手段から出力補正値を読
   出す出力補正値決定手段と、 前回の出力値を記憶する出力値記憶手段と、 この出力値記憶手段による前回の出力値と前記出力補正
   値決定手段による出力補正値とから非定常状態の現出力
   値を計算する現出力値計算手段と、 この現出力値計算手段による現出力値によって前記ヒー
   タ通電手段を制御する出力手段とを具備してなるヒータ
   の制御装置。
2. 【請求項２】 ヒータに通電するヒータ通電手段と、 前記ヒータの現時刻の温度を測定する温度測定手段と、 前記ヒータの所定時間前の温度を記憶する温度記憶手段
   と、 これらの温度測定手段による現時刻の温度と温度記憶手
   段による所定時間前の温度とから温度上昇率を計算する
   温度上昇率計算手段と、 設定された温度目標値を記憶する温度目標値記憶手段
   と、 前記温度測定手段による現時刻の温度から前記ヒータが
   非定常状態か定常状態かを判定する判定手段と、 この判定手段が定常状態と判定した場合に、前記温度測
   定手段による現時刻の温度と前記温度目標値記憶手段に
   よる温度目標値とから現時刻の温度偏差を計算する温度
   偏差計算手段と、 定常温度に対する出力値を記憶する出力値用テーブル記
   憶手段と、 前記温度目標値記憶手段による温度目標値に基づいて前
   記出力値用テーブル記憶手段から定常出力値を読出す定
   常出力値決定手段と、 温度上昇率及び温度偏差をパラメータとしてオフセット
   補正値を記憶するオフセット補正値用クロステーブル記
   憶手段と、 前記温度上昇率計算手段による温度上昇率と前記温度偏
   差計算手段による現時刻の温度偏差とに基づいて前記オ
   フセット補正値用クロステーブル記憶手段からオフセッ
   ト補正値を読出すオフセット補正値決定手段と、 前回のオフセット値を記憶するオフセット値記憶手段
   と、 このオフセット値記憶手段による前回のオフセット値，
   前記定常出力値決定手段による定常出力値及び前記オフ
   セット値補正手段によるオフセット補正値から定常状態
   の現出力値を計算する現出力値計算手段と、 この現出力値計算手段による現出力値によって前記ヒー
   タ通電手段を制御する出力手段とを具備してなるヒータ
   の制御装置。