JP2619044B2 - 温度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、加熱炉内の温度を上部に取付けられた燃焼
バーナと下部に取付けられた燃焼バーナで制御する温度
制御装置に関する。

（従来の技術） 例えば、金属材料の焼なまし工程では、加熱炉内に送
り込まれた金属材料を上部、及び下部に取付けられた燃
焼バーナによって炉内温度が均一となるように加熱して
いる。

第４図は、このような焼なまし工程における温度制御
系の従来例を示すものであり、加熱炉１の上部、及び下
部にはそれぞれバーナ2a、2bが設置されている。各バー
ナ2a、2bには、それぞれ空気調節弁3a、3bを介して空気
が供給されており、また、燃料調節弁4a、4bを介して燃
料が供給されている。

各空気調節弁3a、3bは、それぞれ空気コントローラ5
a、5bと接続され、空気流量が設定値となるように制御
される。各燃料調節弁4a、4bは、それぞれ燃料コントロ
ーラ6a、6bと接続され、燃料流量が設定値となるように
制御される。

また、加熱炉１内上部、及び下部にはそれぞれ温度検
出器7a、7bが設置されており、温度コントローラ8a、8b
に接続されている。そして、上部の温度を調節する温度
コントローラ8aは、温度測定値が設定値と等しくなるよ
うに、空気コントローラ5a、及び燃料コントローラ6aの
設定値を求め、これを操作信号として出力している。両
コントローラ5a、6aはこの操作信号に基づいて空気流
量、及び燃料流量が設定値となるように空気調節弁3a、
及び燃料調節弁4aを調節し、加熱炉１内の温度を制御し
ている。

一方、温度コントローラ8aから出力された操作信号は
比率演算器９に供給され、所定の係数（1.1〜1.3程度の
大きさ）が乗じられた後に切換スイッチ10の一端に導び
かれている。また、加熱炉１下部の温度コントローラ8b
から出力された操作信号は切換スイッチ10の他端に接続
され、どちらか一方が選択されて空気コントローラ5b、
及び燃料コントローラ6bに操作信号が供給されるように
なっている。なお、通常運転時にはこの切換スイッチ10
は比率演算器９側に接続されている。

いま、加熱炉１内に金属材料13が送り込まれると、上
部・下部のバーナ2a、2bによって加熱される。そして、
加熱炉１上部の温度が温度検出器7aによって検出され、
温度コントローラ8aでは設定値と検出値との偏差が零と
なるように操作信号を出力する。

空気コントローラ5a、及び燃料コントローラ6aは、こ
の操作信号に基づいてバーナ2aに供給する空気流量、及
び燃料流量を調節している。

また、比率演算器９では、温度コントローラ8aから出
力された操作信号に所定の係数を乗じ、この出力信号に
よって、空気コントローラ5b、及び燃料コントローラ6b
ではバーナ2bに供給する空気流量、及び燃料流量を調節
している。これによって、下部のバーナ2bの方が上部の
バーナ2aよりも燃焼量が若干多くなり、通常上部の方が
高温となる加熱炉１内の温度が一定に保持される。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような温度制御方法では、下部の
バーナ2bの燃焼量は上部のバーナ2aの燃焼量に対して常
に一定の割合となるように制御されるため、加熱炉１内
に新たな金属材料13が送り込まれた時など、内部の温度
が急変した場合には、下部の温度制御が上部の温度制御
に追従できなくなり、その結果、第５図に示すように加
熱炉１内の下部温度は図中PVのように設定値SVから逸脱
してしまう。

このため、加熱される金属材料13に温度差が発生し、
材料の品質が低下してしまうという課題があった。

この発明は、このような従来の課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、加熱炉内の
温度が急変した場合でも、上部、及び下部の温度を安定
に制御することのできる温度制御装置を提供することに
ある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、加熱炉の上部を
加熱する上部燃焼バーナと、前記加熱炉の下部を加熱す
る下部燃焼バーナと、前記上部燃焼バーナに供給される
燃料流量・空気流量を調節する上部燃焼制御手段と、前
記下部燃焼バーナに供給される燃料流量・空気流量を調
節する下部燃焼制御手段と、前記加熱炉の上部温度に測
定し、測定された温度が設定温度と等しくなるように前
記上部燃焼制御手段に操作信号を出力する上部温度調節
手段と、前記操作信号に所定の係数を乗じ、係数が乗じ
られた操作信号を前記下部燃焼制御手段に供給する比率
演算手段と、を有する温度制御装置において、前記加熱
炉の下部温度を測定し、測定された温度が設定値と等し
くなるように操作信号を出力する下部温度制御手段と、
前記上部温度調節手段から出力される操作信号が所定値
よりも大きいか否かを判定する操作信号判定手段と、前
記操作信号判定手段にて大きいと判定されたときに、前
記比率演算手段から出力される操作信号に前記下部温度
調節手段から出力される操作信号を加算する加算手段
と、を備えたことが特徴である。

（作用） 本発明による温度制御装置では、操作信号判定手段に
よって上部温度調節手段から出力される操作信号が所定
値よりも大きいか否かを判定している。そして、大きい
と判定された場合には、比率演算手段から出力される操
作信号に、下部温度調節手段から出力される操作信号を
加算し補正している。

そして、補正された操作信号によって、下部燃焼バー
ナの燃焼量を調節している。したがって、炉内温度が急
変した場合でも、加熱炉内を均一な温度に保持すること
ができる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。

同図において、加熱炉１は内部に送り込まれる金属材
料13に熱処理を加えるものであり、炉内上部、及び下部
にそれぞれバーナ2a、2bが設置されている。各バーナ2
a、2bには管路を通じて空気、及び燃料が供給されてお
り、空気供給管には空気調節弁3a、3b燃料供給管には燃
料調節弁4a、4bがそれぞれ取付けられている。

空気調節弁3a、3bの入口部には空気流量計11a、11bが
取付けられており、この検出値はフィードバック信号と
して空気調節弁3a、3bを調節する空気コントローラ5a、
5bに供給されている。

燃料調節弁4a、4bの入口部には燃料流量計12a、12bが
取付けられており、この検出値はフィードバック信号と
して燃料調節弁4a、4bを調節する燃料コントローラ6a、
6bに供給されている。

また、加熱炉１の上部、及び下部にはそれぞれ温度検
出器7a、7bが設置されており、炉内温度を制御する温度
コントローラ8a、8bに接続されている。

温度コントローラ8a、8bは、加熱炉１内の上部温度、
下部温度が設定値と等しくなるようにバーナ2a、2bに供
給する空気流量・燃料流量の設定値を求め、これを操作
信号として出力するものである。

上部温度を調節する温度コントローラ8aから出力され
た操作信号は、空気コントローラ5aと、燃料コントロー
ラ6aと、この操作信号に所定の係数を乗じる比率演算器
９と、この操作信号が所定値よりも大きいか否かを判定
する操作信号判定器14に供給されている。

比率演算器９によって係数が乗じられた操作信号は、
加算器15を介して切換スイッチ10の一端に供給され、切
換スイッチ10の他端には温度コントローラ8bから出力さ
れた操作信号が供給されている。なお、通常運転の場合
には切換スイッチ10は加算器側に接続される。

操作信号判定器14は、温度コントローラ8aから出力さ
れた操作信号が所定値以上である場合には接点16を
「閉」とすることによって、温度コントローラ8bから出
力される操作信号が加算器15に供給されるようにしてい
る。

次に動作について説明する。

いま、加熱炉１内に金属材料13が送り込まれ、バーナ
2a、2bによる加熱が開始されると、温度検出器7aによっ
て炉内上部の温度が検出され、この検出信号は温度コン
トローラ8aに供給される。

温度コントローラ8aでは、検出された温度が設定値と
等しくなるようにバーナ2aに供給する空気流量、及び燃
料流量の設定値を求め、これを操作信号として空気コン
トローラ5a、燃料コントローラ6aに供給する。

空気コントローラ5aでは、空気流量計11aで検出され
た空気流量が、与えられた空気流量設定値と等しくなる
ように空気調節弁3aを操作する。同様に、燃料コントロ
ーラ6aでは、燃料流量計12aで検出された燃料流量が、
与えられた燃料流量設定値と等しくなるように燃料調節
弁4aを操作する。

また、通常、加熱炉１内の下部温度の方が上部温度よ
りも低くなるので、比率演算器９では、上部のバーナ2a
よりも下部のバーナ2bの方が燃焼量が多くなるように、
温度コントローラ8aから出力される操作信号に所定の係
数（1.1〜1.3程度の大きさ）を乗じており、これを操作
信号として加算器15に出力する。

また、加熱炉１が安定に運転されているときには、温
度コントローラ8aから出力される操作信号は小さい値で
あり、操作信号判定器14では接点16が「開」となるよう
に操作する。このため、比率演算器９から出力された操
作信号はそのまま加算器15、切換スイッチ10を介して空
気コントローラ5b、及び燃料コントローラ6bに供給さ
れ、バーナ2bの燃焼が制御される。

一方、加熱炉１内に新たな金属材料13が送り込まれた
ときなど、炉内温度が急激に変動した場合には、温度コ
ントローラ8aから出力される操作信号は大きい値とな
り、操作信号判定器14ではこれを検出し、接点16が
「閉」となるように操作する。

これによって、温度コントローラ8bから出力される操
作信号が接点16を通じて加算器15に供給され、比率演算
器９から出力された操作信号と加算された後、空気コン
トローラ5b、及び燃料コントローラ6bに供給され、バー
ナ2bの燃焼が制御される。

このときの上部炉温、及び下部炉温の特性図は第３図
に示されており、加熱炉１内の温度が急変した場合で
も、上部炉温、及び下部炉温ともに安定に制御される。

このようにして、本実施例では、加熱炉１内の温度が
急変した場合には比率演算器９から出力される操作信号
が、温度コントローラ8bから出力される操作信号によっ
て補正され、これによって、下部炉温が制御される。

したがって、炉内温度が急変した場合でも上部炉温、
及び下部炉温を安定に制御することができ、金属材料13
を均一な温度に保持することができるようになる。

第２図は本発明の他の実施例を示す構成図である。こ
の実施例では上部炉温の測定値と設定値の偏差を求める
偏差演算器17が設けられており、求められた偏差が所定
値よりも大きいか否かが操作信号判定器14において判定
された接点16を操作している。

したがって、第１図に示した実施例と同様に、炉内温
度が急変した場合でも、安定な制御が可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明では、加熱炉内の温度が
急変した場合には、比率演算手段から出力される操作信
号が、下部温度調節手段から出力される操作信号によっ
て補正され、補正された操作信号によって下部炉温が調
節される。

したがって、炉内温度が急変した場合に、下部炉温の
制御が乱れることはなく、安定に制御することができ
る。その結果、金属材料を一定の温度で加熱することが
できるようになり、材料の品質が飛躍的に向上するとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の他の実施例を示す構成図、第３図は加熱炉内の温度
を示す特性図である。 また、第４図は従来例を示す構成図、第５図は従来にお
ける加熱炉内の温度を示す特性図である。 １……加熱炉、2a、2b……バーナ 5a、5b……空気コントローラ 6a、6b……燃料コントローラ 7a、7b……温度検出器 8a、8b……温度コントローラ ９……比率演算器、14……操作信号判定器 15……加算器、16……接点 17……偏差演算器

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱炉の上部を加熱する上部燃焼バーナ
   と、 前記加熱炉の下部を加熱する下部燃焼バーナと、 前記上部燃焼バーナに供給される燃料流量・空気流量を
   調節する上部燃焼制御手段と、 前記下部燃焼バーナに供給される燃料流量・空気流量を
   調節する下部燃焼制御手段と、 前記加熱炉の上部温度を測定し、測定された温度が設定
   温度と等しくなるように前記上部燃焼制御手段に操作信
   号を出力する上部温度調節手段と、 前記操作信号に所定の係数を乗じ、係数が乗じられた操
   作信号を前記下部燃焼制御手段に供給する比率演算手段
   と、 を有する温度制御装置において、 前記加熱炉の下部温度を測定し、測定された温度が設定
   値と等しくなるように操作信号を出力する下部温度制御
   手段と、 前記上部温度調節手段から出力される操作信号が所定値
   よりも大きいか否かを判定する操作信号判定手段と、 前記操作信号判定手段にて大きいと判定されたときに、
   前記比率演算手段から出力される操作信号に前記下部温
   度調節手段から出力される操作信号を加算する加算手段
   と、 を備えたことを特徴とする温度制御装置。