JPS6236080Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、例えばガラス強化用加熱炉の如き加
熱炉の炉温制御装置において、出炉直後の被加熱
体の温度、温度分布等を計測して該炉温制御装置
の制御目標値である基準温度を自動的に変更、調
節し得る自動補正装置を付設し、以つて被加熱体
の出炉温度等の長期安定化、制御の完全自動化、
制御の精度向上等を実現し得る加熱炉の被加熱体
出炉温度制御装置に関する。

（従来の技術） 第３図、第４図に本考案の技術的前提となる例
えばガラス強化用電気炉の構成を示す。ガラス強
化用電気炉の構成を概説すると、３０は加熱炉で
あつて、この加熱炉３０は幅狭な例えば三つの連
続して配置された室３０ａ，３０ｂ，３０ｃに区
画されて成り且つこれらの室３０ａ，３０ｂ，３
０ｃの各内壁面にはヒータ３１，３１が夫々配設
され、この加熱炉３０でガラス３２は、移送装置
（図示せず）で矢印Ａの如く移送され、最後の室
３０ｃにてその後成型、強化するのに都合の良い
所定温度に達するように加熱処理されるものであ
る。その後ガラス３２は室３０ｃから上方へ搬出
され、出炉後押圧機３３によつて所定形状に成型
され、更にその後急冷用送風機３４により冷却さ
れて次の工程に移送される。

上記の如き加熱炉３１の温度制御に係る従来の
制御装置は第５図に示される如く構成される。こ
の温度制御は本来押圧機３３でガラスを所定形状
の成型し急冷用送風機３４で成型されたガラスを
急冷強化するとき強化度、透視歪等のガラス品質
を所定のものにするためには出炉直後のガラス温
度が正確に所定の温度になつていなければならな
いことから要請されるものである。

そこで従来の制御装置は、上記の加熱炉３０内
の略中央の位置にアルメル・クロメルカツプルの
如き熱電対温度計１を配設して炉内の温度を検出
し、この炉内温度に係る検出信号を。増幅器２で
増幅しその後PID制御動作を行うアナログコント
ローラ３に入力せしめ、別途に予め人為的に適切
に設定付与された制御目標値である基準炉内温度
と比較させてその偏差を得、当該偏差に基づいて
得た所要の制御信号S₁を例えばSCR（サイリス
タ）の如きゲート作用を有する操作器４に与える
ように構成されるものである。そして、例えば
SCRでは制御信号S₁より位相の制御が行われ、
炉内ヒータ６で供給される電流の通電量が適切に
調節され、すなわち操作器４から制御対象である
炉内ヒータ６に適切な操作量が与えられることに
よつて炉内温度が制御目標値である基準炉内温度
と略一致せしめられるような制御が行われるので
ある。

（考案が解決しようとする問題点） ところが、上記の如き従来の制御装置によれば
次のようなデメリツトがある。つまり、この制御
の目的はもともと出炉直後のガラスの温度を所定
温度にすることにあるにも拘わらず、出炉直後の
ガラスの温度を直接に計測しているのではなく炉
内ヒータと炉壁からの輻射によつて定まる炉内温
度を測定しこれを基礎にして制御を行うようにし
ているため、本来主として炉内ヒータからの輻射
で加熱されるガラスの出炉直後の温度を正しく所
定の温度にすることは仲々難しく、一般的には従
来装置によれば時間の経過に伴いガラスの出炉温
度が低下する傾向にある。このことは炉内温度が
炉壁からの輻射を受けることにより高めに温度が
測定されたり、或いはまた出炉直後のガラスが外
部の環境の影響を受けたりするからである。この
ように従来下ではガラスの出炉温度を長期的に低
下するよう変動するため、斯かる事態をできるだ
け回避するためには人が絶えず当該電気炉の状態
を監視して斯かる変動に対処するべく前記制御目
標値としてコントローラ３内に設定される基準炉
内温度を適宜に変更し設定し直さなければならな
い（Ｍの操作）という問題が生じ、而して従来下
で被加熱体の出炉温度の長期安定化、制御の完全
自動化、精度向上等を実現することが仲々困難で
あつた。

斯かる問題点は単にガラス強化用加熱炉におけ
る制御に終る問題だけではなく同種の加熱炉につ
いての一般的な問題であると考えられる。

また、この種の加熱炉では、加熱手段を区分け
し夫々の加熱手段の発熱量を異ならせることによ
り、被加熱体に対し所定の温度分布が形成される
ように加熱することを必要とする場合もあり、こ
のような加熱炉ではより一層細かい炉温の制御が
要求される。

本考案者は上記問題、要請に鑑みこれを有効に
解決すべく本考案を成したものである。

即ち本考案は、加熱炉の炉温制御装置に、出炉
直後の被加熱体の温度分布を検出しこれに基づき
制御目標値である基準炉内温度及び複数の独立加
熱器の発熱量を定める各比率値を自動的に調節し
得る自動補正装置を設け、これにより被加熱体の
出炉温度、温度分布の長期安定化等を企図するこ
とを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決すべく本考案は、被加熱体の
各部を加熱する如く複数の区画に分割された加熱
手段と、該加熱手段の各区画の発熱量を夫々の比
率値で夫々独立に調節する比率分配器と、出炉後
の被加熱体温度分布を測定するスキヤン型放射温
度計と、該温度計の測定値を被加熱体の温度分布
に係る基準値と比較し、それらの偏差に基づきコ
ントローラ内に設定される炉内温度に係る基準値
と上記比率分配器にて設定される比率値を変更し
得るようにした自動補正装置とから加熱炉の被加
熱体出炉温度制御装置を構成した。

（作用） 加熱炉の炉温制御において炉温の変化に併せて
出炉直後の被加熱体自体の温度分布の変化をスキ
ヤン型放射温度計で測定し、該測定値を自動補正
装置により被加熱体の温度分布に係る基準値と比
較し、それらの偏差に基づきコントローラ内の基
準値と比率分配器にて設定される比率値とを変更
し得るようにし、該比率分配器の各比率値を夫々
調節することにより加熱手段の各区画の発熱量を
適切に独立に制御し、被加熱体の各部を所要の温
度分布にすることが出来る。従つて被加熱体の出
炉温度の長期安定化、制御の完全自動化、制御の
精度向上を達成することが出来る。

（実施例） 以下に本考案の好適一実施例を添付図面に基づ
いて詳述する。

第１図は第一の考案に係る実施例を示すもので
ある。この実施例では前述の前提技術である処
の、熱電対温度計１、増幅器２、PID制御動作を
行うアナログコントローラ３、操作器４等から成
り加熱炉５内に配設されたヒータ６の発熱量Ｑを
制御する炉温制御装置に対し、下記の如き構成を
有する自動補正装置が付設されるよう構成されて
いる。

つまり、加熱炉５から出炉されたガラス７の出
炉直後の温度を検出することのできる放射温度計
８と、放射温度計８によつて得られたガラス７の
出炉直後のガラス温度に係る検出信号Ａ−Ｄ変換
器９によりデイジタル化した後これを入力し記憶
する第１のコンピユータ１０と、第１のコンピユ
ータ１０より出炉直後のガラス温度に係る所要の
データを取り入れ且つ別途に予め与えられＰ、そ
の記憶部に用意された制御目標値であるガラスの
基準温度値と該データとが比較され、その偏差に
基づいてＤ−Ａ変換器１１を介して上記アナログ
コントローラ３に対し上記基準炉内温度を与える
ことにより設定し直しアナログコントローラ３内
の設定値を自動的に変更、調節する第２のコンピ
ユータ１２とから構成される自動補正装置が付設
される。斯かる構成から明らかなように、該自動
補正装置は、加熱炉５の炉温を制御するために設
けられた炉温制御装置内のアナログコントローラ
３の、従来下では人為的に逐次設定、変更された
制御目標値である基準炉内温度を、出炉直後のガ
ラス温度に基づいてコンピユータ１０，１２を利
用して自動的に変更、設定し、以つて上記基準炉
内温度を補正するという機能を有するものであ
る。

上記放射温度計８には既に提案されている例え
ばパイロスキヤナ（千野製作社）の如きスキヤン
型放射温度計が使用され、使用される温度計の種
類・構成によつて相対温度、絶対温度のうちいず
れかによる温度データをガラスの全面にわたり所
要の測定点の数だけ検出することができるもので
あるが、斯かる温度データはＡ−Ｄ変換器９でデ
ジタル化されてコンピユータ１０に転送される。

コンピユータ１０は例えばマイクロコンピユー
タが使用され、転送されてきたガラス７の全域の
わたる所定測定点についての温度データをその記
憶部に格納記憶する。その後所定のタイミング
で、記憶部に記憶された各ガラスについての温度
分布に係る温度データがラインプリンタ１４に打
ち出されると共に、適切なるタイミングで、入力
されたガラス７の温度分布に係る温度データより
所定位置（例えば代表位置９点）のデータを選択
し当該データがコンピユータ１２に転送される。

また、コンピユータ１２は例えばマイクロコピ
ユータが使用され、入力される複数枚のガラスの
温度データを所定位置ごとに平均しこの平均され
た一点の平均温度と予め記憶部に記憶されたガラ
スに係る基準温度と比較する。この場合、ガラス
の種類の応じ各種の基準値を記憶させて用意し、
その比較判断時に使用される基準温度をその場合
に応じて適宜に変更させることもできる。

上記実施例によれば、出炉直後のガラスの温度
を計測し、この実測値と基準値とを比較すること
によつて、従来ではアナログコントローラ３にお
いて人為的に調節され設定された基準炉内温度を
自動的に調節し得るようにしたため、ガラス７の
出炉温度を自動的に長期にわたり安定させること
が可能となる。

ここで、信号処理方式の一例を述べると、１枚
のガラス７からは例えば1000点の温度データが測
定検出され、これらをコンピユータ１０に記憶さ
せると共に、この1000点の測定値の中から所定位
置（ガラス略中央位置）の温度データをコンピユ
ータ１２に転送せしめる。コンピユータ１２では
出炉されるガラスことにコンピユータ１０から転
送される測定値について逐一その平均値を求め平
均値を修正し、斯くして単位枚数について求めら
れた平均値とコンピユータ１２内に設定される前
記ガラス温度に係る基準値とが比較されその偏差
に基づきコントローラ３内の炉温に係る基準値が
変更、調節される。通常上記単位枚数は例えば30
分単位ごとの枚数程度である。

このようにコンピユータ１２における比較判断
において出炉されたガラス７の単位枚数ごとの平
均値を使用するようにしたのは、本来ガラス７に
ついての計測データのバラツキが大きいからであ
り、それ故にコンピユータ１２の出力で直接的に
操作器４、延いてはヒータ６を制御するという方
式は採用されず、先ず炉温を制御すべくコントロ
ーラ３内の炉温に係る基準値を変更し、その後ヒ
ータ６の発熱量を調節し、ガラスの出炉温度を所
定の温度にするという間接的な方式が採用される
のである。而してガラスの出炉温度の長期にわた
る安定化を達成することができる。

また上記実施例では２台のコンピユータで構成
されたが、データ転送の制御はいずれのコンピユ
ータによつても可能であり、またこれは一台のコ
ンピユータで構成することも可能である。更には
コンピユータを使用せずワイヤードロジツクで電
気回路を組むこともできる。

上記考案では、加熱炉５に配設されるヒータ６
は単一又は複数区域に分割されており、複数区域
に分割されたヒータ６には固定された所定の比率
で電流が供給される場合に係る制御に関するもの
であつた。次いで第２図に第二の考案に係る実施
例を示す。本考案は炉内のヒータが分割されて区
分けされ、各区画ごとの複数のヒータについてそ
の各通電量が独立して制御されることによつて、
各ヒータで加熱されるガラスの温度を部分ごと異
ならせるように制御するためのものである。

第２図において、加熱炉５、炉温制御装置おけ
る熱電対温度計１、増幅器２、アナログコントロ
ーラ３、及び自動補正装置における放射温度計
８、コンピユータ１０等は若干の機能的変更を加
えられた部分もあるが、前記考案に係る実施例と
して第１図に示された構成要素と略々同一である
同一符号が付される。

加熱炉５に配設されるヒータ１６は、例えば、
９個の区画に分割され、各区画１６ａ…ごとにヒ
ータが設けられるように構成され、各ヒータには
独立に電流が供給されるようになつている。従つ
て各ヒータの通電量は適宜に調節するために各区
画のヒータに対応させて９個の例えばSCRの如
き電流調節用の操作器４…が設けられる。既述の
通りアナログコントローラ３ではコンピユータ１
２により付与設定される炉内温度の基準値と実測
値とが比較され、その偏差とこれに基づくPID制
御動作に基づいて所要の制御信号S₁が出力される
が、斯かる制御信号S₁は増幅器１７で増幅された
後上記各操作器４…に下記の如き所定の信号処理
を施されて与えられるものとする。

つまり、増幅器１７と各操作器４…との間に
は、例えば乗除演算器により形成される比率分配
器１８…が、夫々の操作器に対応させて介設さ
れ、この比率分配機器１８…は夫々独自にコンピ
ユータ１２の制御下で所定の比率値が設定される
ことにより増幅器１７から入力される制御信号S₁
の位相を各設定比率で調節した後に斯かる制御信
号を夫々対応する各操作器４…に送出するもので
ある。

熱電対温度計１によつて測定される炉内温度の
測定点は前記第一考案の場合と同様に加熱炉５内
の略中央位置に存する一点である。また放射温度
計８によつて測定されコンピユータ１０内に記憶
保持されるガラス７の温度分布に係る測定点の数
はこの考案ではガラス各部の温度が異なるように
制御されるのに鑑みより多くの測定点が選定され
ると共に、コンピユータ１０よりコンピユータ１
２へ転送されるガラス温度に係る実測データの数
も少なくとも上記区画の数以上の所定数となる。
このことは、アナログコントローラ３の基準炉内
温度、比率分配器１８…の各比率値を夫々調節す
ることにより各区画についての９個のヒータの発
熱量を適切に独立に制御し、ガラス７の各部を所
要の温度にすべく一定の温度分布を生せしめる必
要があるからである。

ガラス７に所定の温度分布を生じさせるように
加熱するのは、種々の厚みの強化ガラスに係る需
要が社会的に存するからであり、そのためにコン
ピユータ１２の内部にも各種のガラスについての
温度分布に係る基準設定値を予め記憶し用意する
ことにより、場合に応じ適宜な基準の値を選択使
用することもできる。斯くすれば、本考案に係る
制御の汎用性を高めることができる。

こうして第２のコンピユータ１２においては、
加熱し成型しようとするガラスの温度分布に係る
所定数の基準設定温度が各部に対応させてプログ
ラムにより予め与えられその記憶部に記憶され、
一方コンピユータ１０より転送されてくる実測デ
ータと上記基準設定温度とが比較され、その偏差
に基づいてコンピユータ１２よりアナログコント
ローラ３、各比率分配器１８…に対し夫々のＤ−
Ａ変換器１９，２０を介して基準炉内温度、比率
の設定値が各付与設定される如く機能する。

上記構成によれば、出炉直後のガラスの温度分
布を測定検出し、この検出された温度分布に係る
実測データとコンピユータ１２に予め用意された
制御目標であるガラスの温度分布とが比較され、
炉温制御装置のコントローラ３の設定値、新たに
加えられた比率分配器１８…の各比率設定値を
夫々調節しガラスの温度分布を目標に近づけるべ
く各操作器４…を介して各区画１６ａ…のヒータ
の発熱量が独立別個に制御されるのである。

尚本考案においても、放射温度計８により測定
され、コンピユータ１０に記憶された各ガラスの
温度分布に係る実測データは適宜にラインプリン
タで打ち出すことが可能である。

上記第二の考案は前記第一の考案を基本として
構成されるものである。

上記実施例により本考案の内容は明らかにされ
たが、本考案は上記実施例に限定されるものでは
なくその要旨が逸脱されない範囲内にて任意に設
計変更し得ること勿論である。例えばガスバーナ
によつて加熱する加熱炉についての炉温制御装置
に対しても本考案を適用することができる。また
本考案はガラス強化用加熱炉のみではなく、各種
の加熱炉に対して適用することができ、極めて応
用性の高い炉温制御装置である。

更に上記コントローラ３はアナログコントロー
ラではなくデイジタルコントローラを使用するこ
とも可能であり、この場合には回路的に若干の変
更を要する。

（考案の効果） 以上の説明で明らかなように本考案によれば、
コンピユータ等を利用して炉内温度に係る制御目
標である基準値出を炉直後の被加熱体の温度に基
づき所定の時間間隔で適切に変更設定し、加熱炉
の炉温制御において炉温の変化に併せて出炉直後
の被加熱体自体の温度分布の変化を加味するよう
にしたため、被加熱体の各部の出炉温度の長期安
定化、制御の完全自動化、制御の精度向上を達成
することができ、更には種々の被加熱体に係るデ
ータを記憶させておくことにより多種類の制御に
資することができる等の諸効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示し、第１図は第一
考案に係る装置構成の一実施例を示すブロツク
図、第２図は第二考案に係る装置構成の一実施例
を示すブロツク図、第３図は加熱炉の一例を示す
正面図、第４図は第３図中４−４線断面図、第５
図は従来の炉温制御装置の構成を示すブロツク図
である。 尚図面中、１は熱電対温度計、３はコントロー
ラ、４は操作器、５は加熱炉、６，１６はヒー
タ、８は放射温度計、１０，１２はコンピユー
タ、１８は比率分配器である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 加熱炉内に設けられた温度計より炉内温度を
   測定検出し、コントローラにて予め設定される
   炉内温度に係る基準値を検出された測定値とが
   比較され、その偏差に基づき加熱手段の発熱量
   を調節するようにした加熱炉において、上記加
   熱手段を被加熱体の各部を加熱する如く複数の
   区画に分割し、各区画の加熱手段の発熱量を
   夫々の比率値で夫々独立に調節する比率分配器
   と、出炉後の被加熱体温度分布を測定するスキ
   ヤン型放射温度計と、該温度計の測定値を被加
   熱体の温度分布に係る基準値と比較し、それら
   の偏差に基づき上記コントローラ内に設定され
   る炉内温度に係る基準値と上記比率分配器にて
   設定される比率値を変更し得るようにした自動
   補正装置を設けるようにしたことを特徴とする
   加熱炉の被加熱体出炉温度制御装置。 (2) 前記自動補正装置を、被加熱体の温度分布を
   測定するスキヤン型放射温度計からの測定値を
   記憶部に記憶し、他の記憶部内に用意された被
   加熱体の温度分布に係る基準値と比較し、それ
   らの偏差に基づき前記コントローラ内に設定さ
   れる炉内温度に係る基準値及び前記比率分配器
   にて設定される比率値を変更するための夫々の
   信号を前記コントローラ、比率分配器に出力す
   るコンピユータで構成したことを特徴とする前
   記特許請求の範囲第１項記載の加熱炉の被加熱
   体出炉温度制御装置。 (3) 前記自動補正装置を、被加熱体の温度分布を
   測定するスキヤン型放射温度計からの測定値を
   記憶部に一旦記憶する第１のコンピユータと、
   該第１のコンピユータに記憶された該測定値を
   転送され、この測定値と記憶部内に用意された
   被加熱体温度に係る基準値を比較し、それらの
   偏差に基づき前記コントローラ内に設定される
   炉内温度に係る基準値及び前記比率分配器にて
   設定される比率値を変更するための信号を夫々
   コントローラ、比率分配器に出力する第２のコ
   ンピユータとで構成したことを特徴とする前記
   特許請求の範囲第１項記載の加熱炉の被加熱体
   出炉温度制御装置。