JP2732270B2 - 温度制御方式 - Google Patents
温度制御方式Info
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- JP2732270B2 JP2732270B2 JP63295403A JP29540388A JP2732270B2 JP 2732270 B2 JP2732270 B2 JP 2732270B2 JP 63295403 A JP63295403 A JP 63295403A JP 29540388 A JP29540388 A JP 29540388A JP 2732270 B2 JP2732270 B2 JP 2732270B2
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- thermocouple
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、温度制御方式に関し、更に詳しくは物質の
熱処理等に使用される熱処理炉の温度をある値に制御す
るための温度制御方式に於いて、制御用熱電対の劣化を
検出し補正若しくは劣化警報の出力を行ってより良い制
御精度を得るのに適した温度制御方式に関する。
熱処理等に使用される熱処理炉の温度をある値に制御す
るための温度制御方式に於いて、制御用熱電対の劣化を
検出し補正若しくは劣化警報の出力を行ってより良い制
御精度を得るのに適した温度制御方式に関する。
従来の技術 従来におけるこの種の温度制御方式は、熱電対で検出
した温度をとり込み、任意の設定値と比較してその差が
０となる様に加熱若しくは冷却して温度制御行ってい
る。
した温度をとり込み、任意の設定値と比較してその差が
０となる様に加熱若しくは冷却して温度制御行ってい
る。
発明が解決しようとする課題 従来の温度制御では温度検出用の熱電対が劣化すると
制御温度は劣化の程度によりそのまま制御温度が変化す
る欠点があった。即ち、熱電対の劣化が−５℃となると
制御温度が＋５℃変化することとなる。一般に熱電対の
劣化は使用温度が高いほど又使用時間が長いほど劣化が
大きくなりＲ熱電対の例では1400℃で半年使用すると−
20℃、1600℃で半年使用すると−60℃の劣化が生ずると
の報告例がある。
制御温度は劣化の程度によりそのまま制御温度が変化す
る欠点があった。即ち、熱電対の劣化が−５℃となると
制御温度が＋５℃変化することとなる。一般に熱電対の
劣化は使用温度が高いほど又使用時間が長いほど劣化が
大きくなりＲ熱電対の例では1400℃で半年使用すると−
20℃、1600℃で半年使用すると−60℃の劣化が生ずると
の報告例がある。
本発明は従来の上記実情に鑑みてなされたものであ
り、従って本発明の目的は、従来の技術に内在する上記
欠点を解消し、制御用熱電対の劣化を検出して補正若し
くは劣化警報の出力を行ってより良い制御精度を得るこ
とを可能とした新規な温度制御方式を提供することにあ
る。
り、従って本発明の目的は、従来の技術に内在する上記
欠点を解消し、制御用熱電対の劣化を検出して補正若し
くは劣化警報の出力を行ってより良い制御精度を得るこ
とを可能とした新規な温度制御方式を提供することにあ
る。
課題を解決するための手段 上記目的を達成する為に、本発明に係る温度制御装置
は、主温度検出素子と副温度検出素子の出力信号をとり
込みこれらの温度検出素子の設置初期値の関連データを
基準として経時的に変化する同様の関連データから主温
度検出素子の劣化を求め主温度検出素子の補正信号若し
くはアラーム信号を出力するコントローラを備えて構成
されるか、あるいは熱処理炉の炉壁に固定され一部が炉
外に露出された保護管を有し外保護管の軸方向に所定の
間隔をおいて片側固定支持部を持つ少なくとも１個の主
温度検出素子及び少なくとも２個の副温度検出素子を密
封して構成された温度検出器と、該温度検出器の前記主
温度検出素子と副温度検出素子の出力信号をとり込みこ
れらの温度検出素子の設置初期の関連データを基準とし
て経時的に変化する同様の関連データから主温度検出素
子の補正信号若しくはアラーム信号を出力するコントロ
ーラとを備えて構成される。
は、主温度検出素子と副温度検出素子の出力信号をとり
込みこれらの温度検出素子の設置初期値の関連データを
基準として経時的に変化する同様の関連データから主温
度検出素子の劣化を求め主温度検出素子の補正信号若し
くはアラーム信号を出力するコントローラを備えて構成
されるか、あるいは熱処理炉の炉壁に固定され一部が炉
外に露出された保護管を有し外保護管の軸方向に所定の
間隔をおいて片側固定支持部を持つ少なくとも１個の主
温度検出素子及び少なくとも２個の副温度検出素子を密
封して構成された温度検出器と、該温度検出器の前記主
温度検出素子と副温度検出素子の出力信号をとり込みこ
れらの温度検出素子の設置初期の関連データを基準とし
て経時的に変化する同様の関連データから主温度検出素
子の補正信号若しくはアラーム信号を出力するコントロ
ーラとを備えて構成される。
発明の原理 第２図のように熱電対を設置すると炉壁を境として炉
内と外で熱傾斜を持つ。この熱傾斜は熱流の流れによる
もので熱電対が設置されれば決まるものである。
内と外で熱傾斜を持つ。この熱傾斜は熱流の流れによる
もので熱電対が設置されれば決まるものである。
主熱電対14、副熱電対15、副熱電対16はこの熱傾斜を
測定するものであり、副熱電対15は外気温度と炉内温度
の中間温度が望ましい。副熱電対15が主熱電対14に近い
温度であると主熱電対14の劣化と同時に副熱電対15も劣
化して主熱電対14の劣化検出が出来ない。逆に副熱電対
15が副熱電対16と近い温度では主熱電対14の劣化が検出
出来ない。副熱電対15は主熱電対14より低い温度の測定
のために、熱的劣化が主熱電対14に比べて無視できる。
測定するものであり、副熱電対15は外気温度と炉内温度
の中間温度が望ましい。副熱電対15が主熱電対14に近い
温度であると主熱電対14の劣化と同時に副熱電対15も劣
化して主熱電対14の劣化検出が出来ない。逆に副熱電対
15が副熱電対16と近い温度では主熱電対14の劣化が検出
出来ない。副熱電対15は主熱電対14より低い温度の測定
のために、熱的劣化が主熱電対14に比べて無視できる。
Ｒ熱電対の半年での経時劣化実験では1600℃で−60
℃、1400℃で−20℃との報告があり、低い温度では急速
に劣化が少なくなる。
℃、1400℃で−20℃との報告があり、低い温度では急速
に劣化が少なくなる。
副熱電対15の温度を中間温度に調整するには熱電対の
支持部13を調整して熱電対保護管12の炉内挿入長さを変
えれば良い。
支持部13を調整して熱電対保護管12の炉内挿入長さを変
えれば良い。
実施例 次に本発明をその好ましい一実施例について図面を参
照しながら具体的に説明する。
照しながら具体的に説明する。
第１図は本発明に係る温度制御方式の一実施例を示す
概略ブロック構成図である。
概略ブロック構成図である。
第１図を参照するに、参照番号１は物体の熱処理に使
用される熱処理炉（例えば電気炉）を示し、該熱処理炉
の炉壁11には一部が炉外（外気）に露出された保護管12
が支持部13により固定されている。熱処理炉１内にはま
た炉加熱用ヒータ２が配置されている。保護管12の端子
部12aからは信号線３により例えば熱電対の如き温度検
出素子の検出出力が後述されるコントローラ４に結合さ
れている。ヒータ２には電源５の電圧をコントローラ４
によって制御された電圧が供給されている。第２図
（ａ）、（ｂ）は保護管12の近傍に具体的な構成図、測
定温度曲線図である。図示された実施例は温度検出素子
として熱電対を用いた場合のものである。
用される熱処理炉（例えば電気炉）を示し、該熱処理炉
の炉壁11には一部が炉外（外気）に露出された保護管12
が支持部13により固定されている。熱処理炉１内にはま
た炉加熱用ヒータ２が配置されている。保護管12の端子
部12aからは信号線３により例えば熱電対の如き温度検
出素子の検出出力が後述されるコントローラ４に結合さ
れている。ヒータ２には電源５の電圧をコントローラ４
によって制御された電圧が供給されている。第２図
（ａ）、（ｂ）は保護管12の近傍に具体的な構成図、測
定温度曲線図である。図示された実施例は温度検出素子
として熱電対を用いた場合のものである。
第２図（ａ）を参照するに、参照番号11は物質の熱処
理に用いられる熱処理炉の炉壁を示し、該炉壁11には測
定データの取出しをする端子部12aを有する保護管12が
支持部13により支持固定されている。保護管12は、端子
部12aを含む一部が炉壁11の外部（外気）に露出されて
いる。
理に用いられる熱処理炉の炉壁を示し、該炉壁11には測
定データの取出しをする端子部12aを有する保護管12が
支持部13により支持固定されている。保護管12は、端子
部12aを含む一部が炉壁11の外部（外気）に露出されて
いる。
保護管12内には、計測用主熱電対14と、熱電対使用外
気を測定する副熱電対16とそれらの中間に配置された副
熱電対15が図示の如く配設されている。
気を測定する副熱電対16とそれらの中間に配置された副
熱電対15が図示の如く配設されている。
熱電対の劣化の原因は種々考えられているが、主には
使用温度と使用時間に起因している。第２図（ａ）、
（ｂ）からも判るように、主熱電対14は他の熱電対（副
熱電対15、副熱電対16）より高温にさらされているため
にその劣化は速い。
使用温度と使用時間に起因している。第２図（ａ）、
（ｂ）からも判るように、主熱電対14は他の熱電対（副
熱電対15、副熱電対16）より高温にさらされているため
にその劣化は速い。
第３図は本発明に使用されるコントローラの一実施例
を示すブロック構成図である。
を示すブロック構成図である。
温度検出するための主熱電対14と主熱電対14の劣化を
補正するための複数の副熱電対（図示された本実施例で
は15、16の２本）の出力はアナログマルチプレクサ41、
A/Dコンバータ43、I/Oインタフェイス回路44を介してマ
イクロプロセッサ（μＰ）45に入力され、熱電対設置時
の初期関連データが設定されてそれらはメモリRAM47上
に格納される。このストアされた初期関連データを基準
として経時的に得られる主熱電対14と２組の副熱電対1
5、16の現関連データからμP45の演算により熱電対の劣
化補正演算を行う。熱電対劣化の補正演算結果にもとず
く劣化信号８はI/Oインタフェイス回路44を介して出力
される。
補正するための複数の副熱電対（図示された本実施例で
は15、16の２本）の出力はアナログマルチプレクサ41、
A/Dコンバータ43、I/Oインタフェイス回路44を介してマ
イクロプロセッサ（μＰ）45に入力され、熱電対設置時
の初期関連データが設定されてそれらはメモリRAM47上
に格納される。このストアされた初期関連データを基準
として経時的に得られる主熱電対14と２組の副熱電対1
5、16の現関連データからμP45の演算により熱電対の劣
化補正演算を行う。熱電対劣化の補正演算結果にもとず
く劣化信号８はI/Oインタフェイス回路44を介して出力
される。
又、熱電対劣化補正された温度と設定値からPID制御
系の演算された制御出力ｈはD/Aコンバータ48を介して
出力される。尚、ROM46にはプログラム等が格納されて
いる。
系の演算された制御出力ｈはD/Aコンバータ48を介して
出力される。尚、ROM46にはプログラム等が格納されて
いる。
第３図では主熱電対14と副熱電対15、16の冷接点補正
回路は省略されている。
回路は省略されている。
操作スイッチ42は熱電対設置時の初期指令信号あるい
は温度制御に必要な設置値、PID演算定数等を設定する
ための入力用スイッチである。
は温度制御に必要な設置値、PID演算定数等を設定する
ための入力用スイッチである。
第３図に示されたコントローラでは主熱電対14と副熱
電対15、16の３組の入力をとり込んでいるが、制御は主
熱電対14で行い、副熱電対15、16は主熱電対14の劣化補
正用として用いられる。即ち新品の熱電対設置時の主熱
電対14と副熱電対15、16の関連をRAM47上に記憶してお
く。熱電対を高温下で長時間使用し主熱電対14が劣化す
ると主熱電対14と副熱電対15、16の温度バランスが新品
時（又は熱電対設置初期時）と変化してくる。これらの
ソフトウェア処理の一例を第４図に示す。
電対15、16の３組の入力をとり込んでいるが、制御は主
熱電対14で行い、副熱電対15、16は主熱電対14の劣化補
正用として用いられる。即ち新品の熱電対設置時の主熱
電対14と副熱電対15、16の関連をRAM47上に記憶してお
く。熱電対を高温下で長時間使用し主熱電対14が劣化す
ると主熱電対14と副熱電対15、16の温度バランスが新品
時（又は熱電対設置初期時）と変化してくる。これらの
ソフトウェア処理の一例を第４図に示す。
ここで主熱電対14と２つの副熱電対15、16の初期関連
データと高温度で長時間使用した現関連データの処理の
一例として比例関係で補正すると次のようになる。但
し、主電対14、副熱電対15、副熱電対16の初期値をT1,T
2,T3とし、劣化後の値をT1′,T2′,T3′とする。ここで
主熱電対14の劣化分をαとし、副熱電対15、16の劣化は
無視出来るものとすると、初期値における（T1−T2）：
（T2−T3）の関係を劣化後の値T1′,T2′,T3′と劣化分
αで示すと、｛（T1′＋α）−T2′｝：（T2′−T3′）
となる。即ち、（１）式の関係が得られる。
データと高温度で長時間使用した現関連データの処理の
一例として比例関係で補正すると次のようになる。但
し、主電対14、副熱電対15、副熱電対16の初期値をT1,T
2,T3とし、劣化後の値をT1′,T2′,T3′とする。ここで
主熱電対14の劣化分をαとし、副熱電対15、16の劣化は
無視出来るものとすると、初期値における（T1−T2）：
（T2−T3）の関係を劣化後の値T1′,T2′,T3′と劣化分
αで示すと、｛（T1′＋α）−T2′｝：（T2′−T3′）
となる。即ち、（１）式の関係が得られる。
（T1−T2）：（T2−T3）＝｛（T1′＋α）−T2′｝：（T2′−T3′） …（１） この式より となる。
第４図に表示された補正データとは劣化分αを示す。
αは上記比例部分で求める方法と実験的に劣化データを
もとにウエイト付、例えばある常数を乗算して求め、よ
り劣化データの精度をあげる方法も可能である。
αは上記比例部分で求める方法と実験的に劣化データを
もとにウエイト付、例えばある常数を乗算して求め、よ
り劣化データの精度をあげる方法も可能である。
又、本実施例では副熱電対を２本にした例であるが副
熱電対の本数を変えて同等以上の精度を上げる効果を演
算で求めることも出来る。
熱電対の本数を変えて同等以上の精度を上げる効果を演
算で求めることも出来る。
更に又、本発明に係る熱電対としては第２図のように
同一保護管内に主熱電対と副熱電対を封入したもので説
明したが、別々の熱電対で熱的に同等の関連を得る形に
設置した温度検出器で同様の効果を売ることも可能であ
る。
同一保護管内に主熱電対と副熱電対を封入したもので説
明したが、別々の熱電対で熱的に同等の関連を得る形に
設置した温度検出器で同様の効果を売ることも可能であ
る。
本発明は主熱電対と副熱電対の信号をとり込みその初
期データを基準に経時的に得られる現データから主熱電
対の劣化を判定する機能を持った調節計が容易に得られ
る。
期データを基準に経時的に得られる現データから主熱電
対の劣化を判定する機能を持った調節計が容易に得られ
る。
劣化データの利用方法として本発明では熱電対の劣化
補正と熱電対の劣化アラームの例を示しているがこれに
関してはいずれか一方のみを利用してもよい。
補正と熱電対の劣化アラームの例を示しているがこれに
関してはいずれか一方のみを利用してもよい。
以上説明した実施例においては温度検出素子として熱
電対が使用されているが、熱電対の代わりに温度抵抗体
またはサーミスタ等を使用することができる。
電対が使用されているが、熱電対の代わりに温度抵抗体
またはサーミスタ等を使用することができる。
発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、熱処理炉内に
配置された温度検出素子の劣化を容易にしかも的確に検
出できる効果が得られる。
配置された温度検出素子の劣化を容易にしかも的確に検
出できる効果が得られる。
第１図は本発明に係る温度制御方式の一実施例の全体を
示すブロック構成図、第２図（ａ），（ｂ）は熱処理炉
に固定された保護管近傍の拡大部分構成図、第３図はコ
ントローラの一実施例を示すブロック構成図、第４図は
本発明の動作フローチャートである。 １……熱処理炉、２……ヒータ、３……信号線、４……
コントローラ、６……電源線、11……炉壁、12……保護
管、13……支持部、14……主熱電対、15,16……副熱電
対、41……アナログマルチプレクサ、42……操作スイッ
チ、43……A/Dコンバータ、44,49……I/Oインタフェイ
ス回路、45……μＰ、46……ROM、47……RAM、48……D/
Aコンバータ、50……表示パネル
示すブロック構成図、第２図（ａ），（ｂ）は熱処理炉
に固定された保護管近傍の拡大部分構成図、第３図はコ
ントローラの一実施例を示すブロック構成図、第４図は
本発明の動作フローチャートである。 １……熱処理炉、２……ヒータ、３……信号線、４……
コントローラ、６……電源線、11……炉壁、12……保護
管、13……支持部、14……主熱電対、15,16……副熱電
対、41……アナログマルチプレクサ、42……操作スイッ
チ、43……A/Dコンバータ、44,49……I/Oインタフェイ
ス回路、45……μＰ、46……ROM、47……RAM、48……D/
Aコンバータ、50……表示パネル
Claims (2)
- 【請求項１】主温度検出素子と、劣化が無視できる環境
下に設置された、外気温度に近い部分を測定する第１の
副温度検出素子と、前記主温度検出素子と前記第１の副
温度検出素子の中間温度を測定する第２の副温度検出素
子の少なくとも２個の副温度検出素子の出力信号を取り
込み、これらの温度検出素子の設置初期値の検出器出力
データを基準として、経時的に変化する同様の検出器出
力データから前記主温度検出素子の劣化分を求め、温度
制御は補正された温度をもとに行うことを特徴とした温
度制御方式。 - 【請求項２】主温度検出素子と、劣化が無視できる環境
下に設置された、外気温度に近い部分を測定する第１の
副温度検出素子と、前記主温度検出素子と前記第１の副
温度検出素子の中間温度を測定する第２の副温度検出素
子の少なくとも２個の副温度検出素子の出力信号を取り
込み、これらの温度検出素子の設置初期値の検出器出力
データを基準として、経時的に変化する同様の検出器出
力データから前記主温度検出素子の劣化分を求め、温度
制御は前記主温度検出素子の出力で制御し、劣化分につ
いては劣化信号として出力することを特徴とした温度制
御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63295403A JP2732270B2 (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | 温度制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63295403A JP2732270B2 (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | 温度制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02140812A JPH02140812A (ja) | 1990-05-30 |
| JP2732270B2 true JP2732270B2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=17820159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63295403A Expired - Lifetime JP2732270B2 (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | 温度制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2732270B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5628929A (en) * | 1994-10-13 | 1997-05-13 | Abbott Laboratories | Thermal control apparatus and method |
-
1988
- 1988-11-22 JP JP63295403A patent/JP2732270B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02140812A (ja) | 1990-05-30 |
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