JPS5918588A - 高温静水圧装置における加熱ヒ−タの制御方法 - 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】 本発明は高温静水圧装置に係り、詳しくは高温高圧容器
内に組込まれる電気加熱ヒータの温度制御、電力制御を
効率良くかつ応答性よく行わせる加熱ヒータの制御方法
に関する。

高温静水圧装置は超硬合金、ニッケル基超合金航空機部
材などの工業的生産分野に多用されるようになってきて
いるが、この場合の加熱装置としては電力加熱ヒータを
要素としたものが一般的であって、殆どが設定温度と実
行温度とを合致せしめるべくフィードバック方式電力制
御を行って高温高圧容器内の温度を所定温度に制御する
ようにしている。

ところが、高温高圧容器内に組込まれる加熱ヒータのヒ
ータエレメントは、その材質によっては高温雰囲気にお
いてヒータエレメントの電力表面負荷密度が増大する関
係上、クリープ変形、合金成分の蒸発、素子の消耗なら
びにこれらに起因する溶断などの事故が起生ずるために
、実用上、十分な寿命を確保しつつ運転しなければなら
ないところから、投入電力には自づから制限があって昇
温を早めるために必要以」二の電力を投入することは許
されないものである。

ところが、汎用方式のフィードバック電力制御では、設
定温度（目標温度）と実行温度（温度フィードバック信
号）との差によって、加熱ヒータにはそのインピーダン
スおよび電源装置によって決まる最高電力が投入される
可能性が十分あり、この最高電力が加熱ヒータ寿命の点
から好ましくないとされる危険領域に達するおそれがあ
るので、電気ヒータの加熱制御には特別の工夫をこらす
必要がある。

このような観点から本出願人はさきに、前記電気加熱ヒ
ータの寿命を引き延ばしながら前述の如き制限のなかで
最大加熱能力が発揮されるように制御せしめる加熱ヒー
タの制御方法を特願昭５６−９２５６号により提案して
きた。

この方法は第２図にブロック回路として示しているよう
に、時間／温度の目標値をプログラム温度設定器（７）
により与え、この信号と高温高圧容器（１）内に設けら
れた熱電対等温度センサ（４）が検出した実行温度に対
応する信号とを比較して得た偏差信号により加熱ヒータ
（２）への投入電力を制御するものであるが、加熱ヒー
タ（２）の加熱により高温高圧容器［１）内の温度が上
昇し、加熱ヒータ（２）への最大投入電力が制限される
領域に達すると、最大投入電力設定器（８）により設定
された値の範囲内にヒータ投入電力を抑えながら温度制
御を行おうとするものであって、所期の目的は一応達成
することができる。、 しかしながら、第２図に係る方法はまた、温度領域によ
り通常の温度制御を行うか電力制限を効かした電力制御
を行うかの切換えをする優先回路３− （＋７）が付加されているために、電力制限を効かした
電力制御域においては、温度制御の精度が悪くて、高温
高圧容器内が正しく所定温度になっているかどうかは保
証し難い問題を有している。

このように、さきに提案した制御方法にも問題点がある
ところに鑑みて、本発明はこれを補完することができて
、しかも効率が良くかつ応答性にもすぐれた加熱ヒータ
の加熱制御を行い得る改善された方法を提供するべく成
されたものである。

しかして本発明は上記目的を達成するために、特に高温
高圧容器内の時間に対する温度の関係を与えるための加
熱パターンを予め設定しておくプログラム温度設定器か
らの設定温度と高温高圧容器内の実際の温度（検出温度
）とを比較して所要電力に対応する指令を出す第１電力
制御回路と、加熱ヒータの温度に対する最大許容投入電
力の関係を予め設定しておく最大投入電力設定器により
前記検出温度に対する最大投入電力に応じた指令を出力
する第２電力制御回路との間において、前者の指令で後
者の出力を定め得る如きカスケード４− 接続を行わせて、前記第２電力制御回路により得られた
設定電力と検出した電力とを比較して、その偏差信号を
電力供給部に入力し、加熱ヒータに供給する電力を最大
許容投入電力の範囲内で温度制御指令によりカスケード
制御せしめる方法に特徴が存するものであって、高温高
圧容器内の実際の温度が属する温度領域に関係なく、常
に温度制御と電力制御とを共に効かずことを可能ならし
めている。

以下、本発明方法の実施に係る具体的装置を例示してい
る図面にもとづいて本発明の例を詳細に説明する。

第１図において、（１）は高温高圧容器であって、電力
供給部（９）からの制御電力を受ける加熱ヒータ（２）
が内蔵されると共に、アルゴン等の不活性ガスが圧力媒
体として高圧下に封入されて、収容した被処理物（図示
せず）を高温、高静水圧の下で処理する高温静水圧装置
が形成される。

この高温高圧容器［１）は熱電対の如き温度センサ（４
）が付設されていて容器（１）内の温度を実測し得るよ
うになっている。

前記電力供給部（９）はサイリスクゲート制御装置（１
０）によって位相角が制御されるサイリスタ（１４）を
要素となしていて、変圧器（Ｉ６）を介し加熱ヒータ（
２）に所要電力を供給し得る如く形成されている。

」１記高温静水圧装置には、電力供給部（９）に関連し
て電力検出回路、温度検出回路、第１電力制御回路およ
び第２電力制御回路の四回路が設けられていて、これ等
四回路からなる制御系によって電力供給部（９）から出
力する供給電力が所定の値に制御される。

電力検出回路は、加熱ヒータ（２）に流れる電流を検出
する変流器（５）と、同じく印加電圧を検出する電圧変
成器（６）とからなる検出部（３）、該検出部（３）で
得た電流値と電圧値とを積算することによって加熱ヒー
タ（２）の実際の電力値を求め、かつ、適当な値の電力
信号（６２道こ変換して出力する電力変換器（１２）か
ら構成されており、前記電力信号（ｅ２）を比較器（１
１）にインプットするようになっている。

一方、温度検出回路は、検出部としての温度センサ（４
）と、該センサ（４）の検出値を温度に比例した電気量
に変換し、温度信号（ｅｌ）として出力する温度変換器
（１３）とから構成されていて、前記温度信号（ｅｌ）
を前記第１電力制御回路に対しインプットするよう形成
せしめられる。

第１電力制御回路はプログラム温度設定器（７）。

温度調節器（１５）を要素となしていて、高温高圧容器
（１）内の時間に対する温度変化の関係を与えるための
加熱パターン（Ｐ）を予め設定しておくことができる前
記プログラム温度設定器（７）から出される指令信号（
ｅ３）と、温度検出回路の温度信号（ｅｌ）とを比較し
た上で、温度調節器（Ｘ５）から所要電力に対応する指
令信号（ｅ４）を出力し第２電力制御回路にインプット
するようになっている。

一方、第２電力制御回路は最大投入電力設定器（８）と
電力調節器（１１）とを要素とする指令回路であって、
加熱ヒータ（２）の寿命に悪影響を与える危険領域と、
その他の安全領域とを区分する投入電力一温度線図を基
礎として、加熱ヒータ（２）の雰囲気温度に対する最大
許容投入電力の関係を予め設定しておくことができる前
記最大投入電力設定器（８）に前記指令信号（ｅ４）が
インプットされると、そのときの温度に対応する許容最
大投入電力に合致した設定信号（ｅ５）が発せられると
共に、この設定信号（ｅ５）と前記電力信号（ｅ２）と
が電力調節器（１１）で突合わされてサイリスクゲート
制御装置（１０）の指令信号（ｅ６）を出力するように
なっている。

このように第１電力制御回路と第２電力制御回路とは、
前者の指令信号（ｅ４）で後者の設定信号（ｅ５）を定
め得る如きカスケード接続を行わせていて、投入電力を
温度制御指令によってカスケード制御するようにしてい
る。

斜上の構成になる加熱ヒータ制御系統によって本発明に
係る加熱制御方法を述べると、高温高圧容器（１）内の
温度が設定値よりも低くて（ｅ３〉ｅ工）、加熱ヒータ
（２）温度が該ヒータエレメントの危険温度域に達しな
い段階では、最大投入電力設定器（８）からは値が抑制
されない比例信号が出力されてこれが設定信号（ｅ５）
となり、検出電力信号（ｅ２）との比較偏差信号（ｅ６
）は電源装置およびヒータエレメントの両インピーダン
スによって決定される最大電力に対応する指令信号とし
てサイリスクゲート制御装置（１０）にインプットされ
る結果、前記最大電力が加熱ヒータ（２）に投入されて
、目標値に対し迅速に昇温し得る温度制御がなされる。

加熱ヒータ（２）によって高温高圧容器（１）内の温度
が上昇し、該ヒータ（２）への最大投入電力が制限され
る領域に達すると、最大投入電力設定器（８）からは投
入電力一温度線図にもとづいて所定の値に抑制された信
号が出力されて、これが設定信号（ｅ５）となり、従っ
て前記比較偏差信号（ｅ６）は投入電力をそのときの温
度における最大許容投入電力値の範囲に制限する値に対
応する指令信号としてサイリスクゲート制御装置（１０
）にインプットされる。

その結果、加熱ヒータ（２）の寿命を短縮させない範囲
での最大許容電力の投入による温度制御が行われる。

このようにして、最大電力の供給による普通の温度制御
と、電力制限および温度制御を効かした電力制御とをそ
のときの温度状況に応じながら適切に行うことが可能で
あって、常に温度制御の精度は保証されるに至る。

本発明は以」二の説明によって明らかなように、高温高
圧容器（１）内の実際の温度が属する温度領域の高低に
は関係なく、常に温度制御と電力制御とを併行して作用
させることが可能なカスケード制御を行わせていること
から、加熱ヒータ（２）の短寿命につながる過大投入電
力を避けながら目標値に対して迅速に到達し得る温度制
御が可能であり、加熱ヒータ（２）のヒータエレメント
の劣化溶断を未然に防止してヒータ寿命を最大限に延ば
すことができ、管理面、運転コスト面での改善効果は多
大なものがある。

しかも、加熱ヒータ（２）を寿命の点を勘案しながら最
大能力が発揮されるよう電力制御しているので、高温高
圧容器ｆ１）内の雰囲気温度は時間的遅れが小さい状態
で制御され、従って損失が少く効率の高い運転が果され
、さらに温度制御も同時に行っているので厳密な温度制
御が可能で高精度運転が保証される効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施に係る高温静水圧装置のヒー
タ制御用電気系統図、第２図は従来の加熱ヒータ制御方
法の実施に係る高温静水圧装置のヒータ制御用電気系統
図である。 ＋＋）　　高温高圧容器、　　　　（２）・・加熱ヒー
タ、（７）　　プログラム温度設定器、 （８）最大投入電力設定器、　（９）電力供給部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電力供給部（９）からの制御電力を受ける加熱ヒー
   タ（２）が内蔵された高温高圧容器（１１内で、不活性
   ガスを圧力媒体として被処理物を静水圧的番こ処理する
   高温静水圧装置において、前記加熱ヒータ（２）に供給
   する電力を検出する回路と、前記高温高圧容器（１）内
   の温度を検出する回路と、高温高圧容器（＋）、　内の
   時間に対する温度の関係を与えるための加熱パターンを
   予め設定しておくプログラム温度設定器（７）からの設
   定温度と前記検出温度とを比較して所要電力に対応する
   指令を出力する第１電力制御回路と、前記加熱ヒータ（
   ２）の温度に対する最大許容投入電力の関係を予め設定
   しておく最大投入電力設定器（８）により、前記検出温
   度に対する最大投入電力に応じた′指令を出力する第２
   電力制御回路とを、前記電力供給部（９）に関連して設
   けると共に、前記第１電力制御回路と前記第２電力制御
   回路とに対して、前者の指令で後者の設定値を定め得る
   如きカスケード接続を行わせ、前記第２電力制御回路に
   より得られた設定電力と検出した電力とを比較してその
   偏差信号を前記電力供給部（９）に入力し、加熱ヒータ
   （２）に供給する電力を最大許容投入電力の範囲内で温
   度制御指令によりカスケード制御することを特徴とする
   加熱ヒータの制御方法。