JP3305501B2 - 温度制御方法 - Google Patents
温度制御方法Info
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- JP3305501B2 JP3305501B2 JP13221394A JP13221394A JP3305501B2 JP 3305501 B2 JP3305501 B2 JP 3305501B2 JP 13221394 A JP13221394 A JP 13221394A JP 13221394 A JP13221394 A JP 13221394A JP 3305501 B2 JP3305501 B2 JP 3305501B2
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- heating power
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/1917—Control of temperature characterised by the use of electric means using digital means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/71—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited
- G01N21/74—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light thermally excited using flameless atomising, e.g. graphite furnaces
- G01N2021/745—Control of temperature, heating, ashing
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
- Control Of Resistance Heating (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加熱用装置に加えられ
る加熱用電力によって加熱される装置を用いて、前もっ
て決められた時間間隔に分割された、そして各時間間隔
に割り当てられた望ましい温度を有する、望ましい温度
曲線によって装置の温度を制御するための方法に関す
る。
る加熱用電力によって加熱される装置を用いて、前もっ
て決められた時間間隔に分割された、そして各時間間隔
に割り当てられた望ましい温度を有する、望ましい温度
曲線によって装置の温度を制御するための方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば、そのような温度制御装置は、正
確に前もって決められた、比較的複雑な温度曲線によっ
て２５００℃以上の温度にまで加熱され、そして引き続
く冷却が、黒鉛管原子化器のような適切なそして加熱可
能な電熱装置の中に含まれるサンプルを原子化させる原
子吸収または原子放出分光学において必要とされてい
る。可能な限り正確な、そして再現性のある、測定の実
行を可能とするために、所定の温度曲線は厳密に監視さ
れる必要がある。そのような目的を達成するために、従
来技術の方法によって、温度曲線は複数の時間間隔、そ
れらの時間間隔にはそれぞれ望ましい温度値が割り当て
られている、に分割される。この時間間隔は充分に長い
ので、そこに供給される電気的な加熱用電力を持つ装置
が時間間隔の終わりには増加された温度の平衡状態、す
なわち供給される加熱用電力が例えば熱伝導、放射また
は対流によって消費される外部発散電力に等しい状態、
に達することができる。しかし、このことは比較的長い
走行とゆっくりした加熱および冷却行程を持つ温度曲線
が実現されるだけという制約に導く。特に、大きな温度
上昇レートを持つ温度曲線は、そのような原子吸収また
は原子放出分光計においては満足すべき結果をもたらす
ことはない。
確に前もって決められた、比較的複雑な温度曲線によっ
て２５００℃以上の温度にまで加熱され、そして引き続
く冷却が、黒鉛管原子化器のような適切なそして加熱可
能な電熱装置の中に含まれるサンプルを原子化させる原
子吸収または原子放出分光学において必要とされてい
る。可能な限り正確な、そして再現性のある、測定の実
行を可能とするために、所定の温度曲線は厳密に監視さ
れる必要がある。そのような目的を達成するために、従
来技術の方法によって、温度曲線は複数の時間間隔、そ
れらの時間間隔にはそれぞれ望ましい温度値が割り当て
られている、に分割される。この時間間隔は充分に長い
ので、そこに供給される電気的な加熱用電力を持つ装置
が時間間隔の終わりには増加された温度の平衡状態、す
なわち供給される加熱用電力が例えば熱伝導、放射また
は対流によって消費される外部発散電力に等しい状態、
に達することができる。しかし、このことは比較的長い
走行とゆっくりした加熱および冷却行程を持つ温度曲線
が実現されるだけという制約に導く。特に、大きな温度
上昇レートを持つ温度曲線は、そのような原子吸収また
は原子放出分光計においては満足すべき結果をもたらす
ことはない。
【０００３】短い時間間隔を用いれば、加熱行程または
冷却行程の間の有限の熱伝達速度を配慮した応答遅延時
間の故に装置はもはやその平衡状態に達することはな
い。それだけでなく、短い時間間隔内での温度の望まし
い上昇を達成するためには、それによって望ましい温度
値が平衡状態において維持される加熱用電力は経験的に
決められる補正関数によって増加させられる。隣接する
時間間隔内で生じる加熱レートに大きな変化があるよう
な場合の望ましい温度曲線は、精密な方法で実行するこ
とは不可能である。例えば、この方法においては極めて
高い加熱レートを持つ１つの時間間隔から一定の温度を
持つ時間間隔への遷移の際に極端な温度上昇が生じる。
さらに、補正関数は経験的に前もって決められた条件の
下にある装置に対して決められ、望ましい温度曲線から
の、実際に得られる温度曲線の偏りが、その装置がそれ
らの前もって決められた条件に合致していない時に、観
察される。
冷却行程の間の有限の熱伝達速度を配慮した応答遅延時
間の故に装置はもはやその平衡状態に達することはな
い。それだけでなく、短い時間間隔内での温度の望まし
い上昇を達成するためには、それによって望ましい温度
値が平衡状態において維持される加熱用電力は経験的に
決められる補正関数によって増加させられる。隣接する
時間間隔内で生じる加熱レートに大きな変化があるよう
な場合の望ましい温度曲線は、精密な方法で実行するこ
とは不可能である。例えば、この方法においては極めて
高い加熱レートを持つ１つの時間間隔から一定の温度を
持つ時間間隔への遷移の際に極端な温度上昇が生じる。
さらに、補正関数は経験的に前もって決められた条件の
下にある装置に対して決められ、望ましい温度曲線から
の、実際に得られる温度曲線の偏りが、その装置がそれ
らの前もって決められた条件に合致していない時に、観
察される。
【０００４】
【発明の目的】このため本発明の目的は、装置の温度を
制御するために用いられる、そして前もって決められた
時間間隔に分割された望ましい温度曲線を精密に達成す
る方法を提供することである。
制御するために用いられる、そして前もって決められた
時間間隔に分割された望ましい温度曲線を精密に達成す
る方法を提供することである。
【０００５】
【発明の構成】この目的は、前もって決められた時間間
隔に分割されかつこの各時間間隔に割り当てられた望ま
しい温度を有する望ましい温度曲線に従って、加熱装置
に加えられる加熱用電力によって加熱される装置の温度
を制御する方法において、１時間間隔の間に加熱用装置
に加えられるべき加熱用電力を、各時間間隔の望ましい
温度および温度曲線勾配に依存して、装置に標準的な経
験的に決められるダイナミックな加熱および冷却特性を
用いることによって求め、各時間間隔に対して求めたこ
の加熱用電力を、較正曲線に従って、位相角制御のため
の装置に対する設定値に変換し、各時間間隔にて加熱装
置に実際に加えられる加熱用電力を決定し、この加熱用
電力に前記較正曲線によって比較用設定値を割り当て、
設定値と、比較用設定値とが前もって決められた許容値
よりも大きく偏差したときに、各時間間隔にて後続の各
時間間隔の設定値をこの偏差に依存して変更し、ここで
前記較正曲線は、加熱用電力を供給するのに必要な計算
された電圧値と、位相角制御のための装置を制御するの
に必要な設定値との関係を形成する曲線であることを特
徴とする本発明によって達成される。
隔に分割されかつこの各時間間隔に割り当てられた望ま
しい温度を有する望ましい温度曲線に従って、加熱装置
に加えられる加熱用電力によって加熱される装置の温度
を制御する方法において、１時間間隔の間に加熱用装置
に加えられるべき加熱用電力を、各時間間隔の望ましい
温度および温度曲線勾配に依存して、装置に標準的な経
験的に決められるダイナミックな加熱および冷却特性を
用いることによって求め、各時間間隔に対して求めたこ
の加熱用電力を、較正曲線に従って、位相角制御のため
の装置に対する設定値に変換し、各時間間隔にて加熱装
置に実際に加えられる加熱用電力を決定し、この加熱用
電力に前記較正曲線によって比較用設定値を割り当て、
設定値と、比較用設定値とが前もって決められた許容値
よりも大きく偏差したときに、各時間間隔にて後続の各
時間間隔の設定値をこの偏差に依存して変更し、ここで
前記較正曲線は、加熱用電力を供給するのに必要な計算
された電圧値と、位相角制御のための装置を制御するの
に必要な設定値との関係を形成する曲線であることを特
徴とする本発明によって達成される。
【０００６】精密な、そして望ましい温度曲線は、その
ような装置を用いて、高い加熱レートおよび極めて短い
時間間隔においても達成される。
ような装置を用いて、高い加熱レートおよび極めて短い
時間間隔においても達成される。
【０００７】較正曲線によって設定値に変換された加熱
用電力値を決めるために、望ましい温度だけでなく、そ
れぞれの時間間隔に関する温度曲線勾配もまた配慮され
るので、そして経験的に決められた装置の加熱用および
冷却用特性が使用されるので、加熱用装置から装置への
熱伝達作用は、それによって経験的に配慮され、望まし
い温度曲線に続いて正確な実際の温度曲線が達成され
る。特に、加熱レートにおける変化に伴う温度におけ
る、または高い値から低い値への温度曲線勾配におけ
る、極端な増加は回避される。
用電力値を決めるために、望ましい温度だけでなく、そ
れぞれの時間間隔に関する温度曲線勾配もまた配慮され
るので、そして経験的に決められた装置の加熱用および
冷却用特性が使用されるので、加熱用装置から装置への
熱伝達作用は、それによって経験的に配慮され、望まし
い温度曲線に続いて正確な実際の温度曲線が達成され
る。特に、加熱レートにおける変化に伴う温度におけ
る、または高い値から低い値への温度曲線勾配におけ
る、極端な増加は回避される。
【０００８】加熱用装置に加えられるべき加熱用電力
は、経験的に決められた特定の条件の下における装置の
ダイナミックな加熱および冷却特性を用いて、各時間間
隔内の望ましい温度と温度曲線勾配に応じて決められ
る。装置または加熱用装置が、加熱用電力の決定の基礎
となる特定の条件に合致していない場合には、加熱用装
置に実際に加えられた加熱用電力を求めることによっ
て、決められた加熱電力との比較が可能である。実際に
加えられた加熱用電力の、決められた加熱用電力からの
偏り（偏差）が前もって決められた許容値を越えたとき
には、両方の電力を較正曲線によって設定値に変換する
ことにより、加熱用電力に関する設定値が前記偏り（偏
差）に応じて変更される。例えば、主電圧における変
化、または加熱用特性の温度変化による加熱用装置の電
気抵抗における変化が、こうして配慮され、それによっ
て望ましい温度曲線がさらに正確に続けられる。
は、経験的に決められた特定の条件の下における装置の
ダイナミックな加熱および冷却特性を用いて、各時間間
隔内の望ましい温度と温度曲線勾配に応じて決められ
る。装置または加熱用装置が、加熱用電力の決定の基礎
となる特定の条件に合致していない場合には、加熱用装
置に実際に加えられた加熱用電力を求めることによっ
て、決められた加熱電力との比較が可能である。実際に
加えられた加熱用電力の、決められた加熱用電力からの
偏り（偏差）が前もって決められた許容値を越えたとき
には、両方の電力を較正曲線によって設定値に変換する
ことにより、加熱用電力に関する設定値が前記偏り（偏
差）に応じて変更される。例えば、主電圧における変
化、または加熱用特性の温度変化による加熱用装置の電
気抵抗における変化が、こうして配慮され、それによっ
て望ましい温度曲線がさらに正確に続けられる。
【０００９】１つの時間間隔内で設定値が比較用設定値
から前もって決められた許容値よりも大きく偏っている
時には、次回の値の設定値が、設定値からの差異値の付
加によって、そして本発明の有益な発展においては設定
基準値からの差異値の付加によって、再調節される。そ
のような再調節は、可能な限り正確な方法で前もって決
められた、そして望ましい温度曲線を達成するために本
発明の方法の実行における特別に利点となることが分か
る。再調節に使用される差異値は付加的に、随意の方法
で乗法的な定数と共に提供されることが可能である。
から前もって決められた許容値よりも大きく偏っている
時には、次回の値の設定値が、設定値からの差異値の付
加によって、そして本発明の有益な発展においては設定
基準値からの差異値の付加によって、再調節される。そ
のような再調節は、可能な限り正確な方法で前もって決
められた、そして望ましい温度曲線を達成するために本
発明の方法の実行における特別に利点となることが分か
る。再調節に使用される差異値は付加的に、随意の方法
で乗法的な定数と共に提供されることが可能である。
【００１０】本発明の別の有益な発展においては、加熱
用電力は、望ましい温度と加熱レートに依存する、そし
て装置のダイナミックな加熱容量および消費される電力
を配慮した、値の助けを得て、エネルギー交換法則によ
って使用されている等式を用いて計算される。
用電力は、望ましい温度と加熱レートに依存する、そし
て装置のダイナミックな加熱容量および消費される電力
を配慮した、値の助けを得て、エネルギー交換法則によ
って使用されている等式を用いて計算される。
【００１１】こうして、時間間隔の長さによって分割さ
れたエネルギーとして表現され、そしてこの時間間隔の
間に装置に供給される、加熱用電力は、前記時間間隔内
の望ましい温度および温度曲線勾配に依存する、そして
時間間隔の長さによって分割された温度変化、すなわち
加熱レートと比較できる温度曲線勾配、によって多数存
在する、ダイナミックな熱容量から続けて求められる。
加えて、望ましい温度と、それぞれの温度曲線勾配とに
依存する装置の外に消費される電力が、配慮される。
れたエネルギーとして表現され、そしてこの時間間隔の
間に装置に供給される、加熱用電力は、前記時間間隔内
の望ましい温度および温度曲線勾配に依存する、そして
時間間隔の長さによって分割された温度変化、すなわち
加熱レートと比較できる温度曲線勾配、によって多数存
在する、ダイナミックな熱容量から続けて求められる。
加えて、望ましい温度と、それぞれの温度曲線勾配とに
依存する装置の外に消費される電力が、配慮される。
【００１２】温度および加熱レートに依存する、そして
ダイナミックな熱容量と損失電力とを配慮した、それら
の値を決めるために、損失電力が供給される加熱用電力
と等しくなる平行状態に装置が達するまでの総ての周期
にわたって、装置のために、前もって決められた加熱用
電力において、装置の温度が測定され、装置固有の温度
曲線がパラメーターとしての加熱用電力と共に得られ
る。加熱用電力がこの温度曲線のコースにおける特定の
温度でスイッチオフされたとき、この特定の温度に関す
る、そしてスイッチオフされる直前に存在していた加熱
レートに関する妥当な値が、加熱用電力のスイッチオフ
の直前の、および直後の、求められた温度曲線勾配か
ら、ダイナミックな熱容量および損失電力に関して求め
られる。値のフィールドは、多数の温度値および加熱レ
ートの値に関するダイナミックな熱容量および損失電力
に関して決められる。装置は多くの温度および加熱レー
ト条件の下で測定され、そして加えられるべき加熱用電
力は測定された装置値を用いて各時間間隔において個々
に決められるので、実際の温度曲線はこうして極めて精
密な方法によって望ましい温度曲線に近似されることが
できる。こうして望ましい温度曲線が接近する正確さ
は、特にダイナミックな熱容量と損失電力の経験的に決
められた多数の値によって、規定される。
ダイナミックな熱容量と損失電力とを配慮した、それら
の値を決めるために、損失電力が供給される加熱用電力
と等しくなる平行状態に装置が達するまでの総ての周期
にわたって、装置のために、前もって決められた加熱用
電力において、装置の温度が測定され、装置固有の温度
曲線がパラメーターとしての加熱用電力と共に得られ
る。加熱用電力がこの温度曲線のコースにおける特定の
温度でスイッチオフされたとき、この特定の温度に関す
る、そしてスイッチオフされる直前に存在していた加熱
レートに関する妥当な値が、加熱用電力のスイッチオフ
の直前の、および直後の、求められた温度曲線勾配か
ら、ダイナミックな熱容量および損失電力に関して求め
られる。値のフィールドは、多数の温度値および加熱レ
ートの値に関するダイナミックな熱容量および損失電力
に関して決められる。装置は多くの温度および加熱レー
ト条件の下で測定され、そして加えられるべき加熱用電
力は測定された装置値を用いて各時間間隔において個々
に決められるので、実際の温度曲線はこうして極めて精
密な方法によって望ましい温度曲線に近似されることが
できる。こうして望ましい温度曲線が接近する正確さ
は、特にダイナミックな熱容量と損失電力の経験的に決
められた多数の値によって、規定される。
【００１３】本発明の改善的な実施例においては、１つ
の時間間隔内で加えられるべき加熱用電力は、異なる加
熱用電力を用いることによって経験的に得られる温度−
時間特性から、それぞれの時間間隔内の望ましい温度と
温度曲線勾配を基に決められる。パラメーターとしての
加熱用電力と共に温度−時間特性を基にして、異なる温
度における加熱用電力および、これの助けによって特定
の時間間隔内の所定の望ましい温度における望ましい温
度曲線勾配に至る加熱用電力が決められる温度曲線勾配
に関する多くの値が決められる。特定の時間間隔内にお
いて妥当な値である、望ましい温度と温度曲線勾配の値
に関する特性から加熱用電力に関する正確に適切な値が
得られなかったときには、加熱用装置に加えられるべき
加熱用電力は補間によって計算される。
の時間間隔内で加えられるべき加熱用電力は、異なる加
熱用電力を用いることによって経験的に得られる温度−
時間特性から、それぞれの時間間隔内の望ましい温度と
温度曲線勾配を基に決められる。パラメーターとしての
加熱用電力と共に温度−時間特性を基にして、異なる温
度における加熱用電力および、これの助けによって特定
の時間間隔内の所定の望ましい温度における望ましい温
度曲線勾配に至る加熱用電力が決められる温度曲線勾配
に関する多くの値が決められる。特定の時間間隔内にお
いて妥当な値である、望ましい温度と温度曲線勾配の値
に関する特性から加熱用電力に関する正確に適切な値が
得られなかったときには、加熱用装置に加えられるべき
加熱用電力は補間によって計算される。
【００１４】同様に、１つの時間間隔内において望まし
い温度と温度勾配が値のテーブルに蓄積されている値か
ら逸脱しているときには、線形補間がダイナミックな熱
容量および損失電力に関して実施される。実際には、加
熱用電力を正確に望ましい温度曲線に合致させるよう、
そのような補間によって加えられるべき加熱用電力を計
算するには、ダイナミックな熱容量および損失電力に関
しては比較的少数の値で充分であることが分かった。
い温度と温度勾配が値のテーブルに蓄積されている値か
ら逸脱しているときには、線形補間がダイナミックな熱
容量および損失電力に関して実施される。実際には、加
熱用電力を正確に望ましい温度曲線に合致させるよう、
そのような補間によって加えられるべき加熱用電力を計
算するには、ダイナミックな熱容量および損失電力に関
しては比較的少数の値で充分であることが分かった。
【００１５】本発明の他の改善的な発展においては、ダ
イナミックな熱容量と損失電力とは損失電力が加熱用電
力と等しいような装置の平衡状態における加熱用電力に
関する多数の値において、そして非平衡装置の多数の温
度値で装置に加えられるべき最大の加熱用電力におい
て、決められる。このことは、特定の装置の加熱および
冷却特性の正確な仕様が比較的少数の測定曲線で可能で
あり、何の基本的な温度上昇も起こらない特別の条件が
装置の平衡状態に、そして最大加熱用電力および最大加
熱レートにおいて行われる加熱に、与えられるという利
点を有している。望ましい温度と加熱レートのために実
際に達成されるべき値は、ダイナミックな熱容量と、そ
してこの実施例で得られる損失電力の値から線形補間に
よって再び決めることができる。この望ましい発展にお
いては、必要とされる測定データの数が最少であり、そ
のため一旦は実施されなくてはならない装置のデータを
求める行程は短時間を要するのみである。
イナミックな熱容量と損失電力とは損失電力が加熱用電
力と等しいような装置の平衡状態における加熱用電力に
関する多数の値において、そして非平衡装置の多数の温
度値で装置に加えられるべき最大の加熱用電力におい
て、決められる。このことは、特定の装置の加熱および
冷却特性の正確な仕様が比較的少数の測定曲線で可能で
あり、何の基本的な温度上昇も起こらない特別の条件が
装置の平衡状態に、そして最大加熱用電力および最大加
熱レートにおいて行われる加熱に、与えられるという利
点を有している。望ましい温度と加熱レートのために実
際に達成されるべき値は、ダイナミックな熱容量と、そ
してこの実施例で得られる損失電力の値から線形補間に
よって再び決めることができる。この望ましい発展にお
いては、必要とされる測定データの数が最少であり、そ
のため一旦は実施されなくてはならない装置のデータを
求める行程は短時間を要するのみである。
【００１６】本発明の別の改善的な発展においては、加
熱レートが位相角制御によって調節される。加熱レート
を実行するための設定値は位相角制御の動作角に相当し
ている。
熱レートが位相角制御によって調節される。加熱レート
を実行するための設定値は位相角制御の動作角に相当し
ている。
【００１７】本発明の別の改善的な発展においては、装
置によって実際に使用される加熱電力を決めるために装
置の瞬間的な温度が、各時間間隔において付加的に測定
され、その瞬間的な温度は望ましい温度に比較され、そ
して望ましい温度からの瞬間的な温度の逸脱（偏差）が
前もって決められた値を越えたときに、それぞれ次の時
間間隔の望ましい温度がその逸脱（偏差）に応答して変
化させられる。こうして、装置の温度は付加的に監視さ
れ、そして再調節されるが、このことは特に、経験した
ことのない温度の変化に至る可能性を持つ、装置の加熱
または冷却特性に予期せぬ変化が起こった時に有効であ
る。
置によって実際に使用される加熱電力を決めるために装
置の瞬間的な温度が、各時間間隔において付加的に測定
され、その瞬間的な温度は望ましい温度に比較され、そ
して望ましい温度からの瞬間的な温度の逸脱（偏差）が
前もって決められた値を越えたときに、それぞれ次の時
間間隔の望ましい温度がその逸脱（偏差）に応答して変
化させられる。こうして、装置の温度は付加的に監視さ
れ、そして再調節されるが、このことは特に、経験した
ことのない温度の変化に至る可能性を持つ、装置の加熱
または冷却特性に予期せぬ変化が起こった時に有効であ
る。
【００１８】他の改善的な実施例はサブクレームから明
らかとなる。
らかとなる。
【００１９】本発明は図面と関連して取り上げられる実
施例によってさらに詳細に説明される。
施例によってさらに詳細に説明される。
【００２０】
【実施例】本発明の方法を実行するための組立の単純化
された例が図１に概略的に示されている。例えば黒鉛で
作られた、そして原子化されるべきサンプルを含む、長
くされた原子化器チューブ１は例えば原子化器チューブ
１を取りまいて巻かれた加熱用の線を含む加熱用装置２
と結合されている。放射感応フォトダイオード３は原子
化器チューブ１の近くに取り付けられる。電圧測定用装
置４は加熱用装置２の入力側と出力側に電気的に接続さ
れる。交流電圧を供給するための、制御可能な電力供給
装置６もまた加熱用装置２の入力および出力側に接続さ
れる。電流測定用装置５は電力供給装置６の接続と加熱
用装置２の接続との間に接続される。電力供給装置６は
位相角制御のための、そして動作角の調節のための装置
７に接続される。動作角の調節のための装置７は中央処
理装置を持つコンピューター８に接続されている。コン
ピューター８はまた、各々がＡ／Ｄコンバーターを持つ
フォトダイオード３、電圧測定用装置４および電流測定
用装置５の出力に接続されている。
された例が図１に概略的に示されている。例えば黒鉛で
作られた、そして原子化されるべきサンプルを含む、長
くされた原子化器チューブ１は例えば原子化器チューブ
１を取りまいて巻かれた加熱用の線を含む加熱用装置２
と結合されている。放射感応フォトダイオード３は原子
化器チューブ１の近くに取り付けられる。電圧測定用装
置４は加熱用装置２の入力側と出力側に電気的に接続さ
れる。交流電圧を供給するための、制御可能な電力供給
装置６もまた加熱用装置２の入力および出力側に接続さ
れる。電流測定用装置５は電力供給装置６の接続と加熱
用装置２の接続との間に接続される。電力供給装置６は
位相角制御のための、そして動作角の調節のための装置
７に接続される。動作角の調節のための装置７は中央処
理装置を持つコンピューター８に接続されている。コン
ピューター８はまた、各々がＡ／Ｄコンバーターを持つ
フォトダイオード３、電圧測定用装置４および電流測定
用装置５の出力に接続されている。
【００２１】原子化器チューブ上に前もって決められた
温度特性を達成するためには、図１に全体的に単純化さ
れた表現で示されるような電気熱装置以外の、多くの変
更された電気熱装置が可能である。例えば、加熱用装置
２はまた、原子化器チューブの長さ方向延長の末端部分
に電極を含むことによって、原子化器チューブの長さ方
向における電流を制御することも可能である。しかし、
そのような電極は原子化器チューブの長さ方向延長を横
断する方向における電流を制御するために原子化器チュ
ーブの長さ方向延長の横断方向に位置する末端部に配置
することも可能である。そのような場合には、原子化器
チューブは黒鉛のような適切な電気熱材料から作られ
る。チューブの代わりに、例えばポットまたはカップの
形状のような、別の形状もまた原子化器装置のために選
択されることもできる。ここで用いられている、そして
熱線に応答するフォトダイオード３の代わりに、高温計
または別の適切な測定用装置を使用できる。電圧および
抵抗測定用装置の配置と接続もまた、本発明の方法が使
用できる電気熱装置の可能な構成の１例に過ぎない。動
作角を調節するための装置の代わりに、振幅制御用に、
またはパルス継続時間またはパルス幅変調用に、使用さ
れる装置も利用可能である。交流電圧を供給するための
電力供給装置以外の、直流電圧を供給する電力供給装置
もまた可能である。さらに、原子化器チューブは例えば
電気熱冷却器または冷却回路を含む冷却用装置に結合さ
れることも可能である。
温度特性を達成するためには、図１に全体的に単純化さ
れた表現で示されるような電気熱装置以外の、多くの変
更された電気熱装置が可能である。例えば、加熱用装置
２はまた、原子化器チューブの長さ方向延長の末端部分
に電極を含むことによって、原子化器チューブの長さ方
向における電流を制御することも可能である。しかし、
そのような電極は原子化器チューブの長さ方向延長を横
断する方向における電流を制御するために原子化器チュ
ーブの長さ方向延長の横断方向に位置する末端部に配置
することも可能である。そのような場合には、原子化器
チューブは黒鉛のような適切な電気熱材料から作られ
る。チューブの代わりに、例えばポットまたはカップの
形状のような、別の形状もまた原子化器装置のために選
択されることもできる。ここで用いられている、そして
熱線に応答するフォトダイオード３の代わりに、高温計
または別の適切な測定用装置を使用できる。電圧および
抵抗測定用装置の配置と接続もまた、本発明の方法が使
用できる電気熱装置の可能な構成の１例に過ぎない。動
作角を調節するための装置の代わりに、振幅制御用に、
またはパルス継続時間またはパルス幅変調用に、使用さ
れる装置も利用可能である。交流電圧を供給するための
電力供給装置以外の、直流電圧を供給する電力供給装置
もまた可能である。さらに、原子化器チューブは例えば
電気熱冷却器または冷却回路を含む冷却用装置に結合さ
れることも可能である。
【００２２】図２は、図１に描かれた電気熱装置におい
て使用されることのできる、本発明の温度制御方法の実
施例の流れ図である。前もって決められた、そして望ま
しい温度に追従するような、装置の温度を制御するため
の方法の開始時点において、個々の時間間隔に分割され
た望ましい温度曲線がステップＳ１においてコンピュー
ター内に供給される。望ましい温度曲線の仕様によっ
て、望ましい温度値が各時間間隔に割り当てられてい
る。温度曲線の勾配によって表される加熱レートは、時
間間隔の長さと、そして２つの連続する時間間隔間の望
ましい温度の差異とによって決められる。
て使用されることのできる、本発明の温度制御方法の実
施例の流れ図である。前もって決められた、そして望ま
しい温度に追従するような、装置の温度を制御するため
の方法の開始時点において、個々の時間間隔に分割され
た望ましい温度曲線がステップＳ１においてコンピュー
ター内に供給される。望ましい温度曲線の仕様によっ
て、望ましい温度値が各時間間隔に割り当てられてい
る。温度曲線の勾配によって表される加熱レートは、時
間間隔の長さと、そして２つの連続する時間間隔間の望
ましい温度の差異とによって決められる。
【００２３】前もって決められた、そして望ましい温度
曲線に相当する、そして各時間間隔の間に加えられる、
加熱電力は次のステップＳ２でコンピューター内で計算
される。この計算は、ダイナミックな熱容量ＣWおよび
損失される電力ＮV、これらの値は、温度および温度曲
線の勾配に応答して各使用可能な原子化器チューブに関
して一回だけ実行される測定用動作の間に決められ、そ
して各々が値のテーブル内に蓄積されている、を基にし
て行われる。値のテーブルは、例えば磁気データキャリ
ア上に蓄積されることができ、またはそれぞれ現在の装
置に使用する原子化器または加熱用装置の交換の際コン
ピューター内にロードされることができる。特定の電気
熱装置のダイナミックな熱容量ＣWおよび損失電力Ｎgに
関する２つの値テーブルを経験的に決めるための、望ま
しい実施例が以下にさらに詳細に説明される。
曲線に相当する、そして各時間間隔の間に加えられる、
加熱電力は次のステップＳ２でコンピューター内で計算
される。この計算は、ダイナミックな熱容量ＣWおよび
損失される電力ＮV、これらの値は、温度および温度曲
線の勾配に応答して各使用可能な原子化器チューブに関
して一回だけ実行される測定用動作の間に決められ、そ
して各々が値のテーブル内に蓄積されている、を基にし
て行われる。値のテーブルは、例えば磁気データキャリ
ア上に蓄積されることができ、またはそれぞれ現在の装
置に使用する原子化器または加熱用装置の交換の際コン
ピューター内にロードされることができる。特定の電気
熱装置のダイナミックな熱容量ＣWおよび損失電力Ｎgに
関する２つの値テーブルを経験的に決めるための、望ま
しい実施例が以下にさらに詳細に説明される。
【００２４】電力値を基にした、そしてエネルギー保存
法則を基にした等式は、時間間隔δｔi内で用いられる
加熱用電力Ｎiの計算に使用され、 Ｎi＝ＣW（Ｔi，Ｔ’i）×Ｔ’i＋ＮV（Ｔi，Ｔ’i） （１） である。
法則を基にした等式は、時間間隔δｔi内で用いられる
加熱用電力Ｎiの計算に使用され、 Ｎi＝ＣW（Ｔi，Ｔ’i）×Ｔ’i＋ＮV（Ｔi，Ｔ’i） （１） である。
【００２５】等式（１）においては、ＴiおよびＴ’iは
それぞれ、ｉ番目の時間間隔内における望ましい温度お
よび温度曲線の勾配を表している。望ましい温度Ｔiお
よび温度曲線の勾配Ｔ’iに関する値は、入力された望
ましい温度曲線から発生されるか、または前に説明した
ように時間間隔δｔiの付加的に知られている継続時間
によって計算される。それら望ましい温度値および温度
曲線勾配値に属する値は、そして装置およびダイナミッ
クな熱容量と損失電力とを配慮した標準値は、値のテー
ブルから得られ、そして等式に入れられる。時間間隔δ
ｔi内に加えられるべき加熱用電力は、そこからコンピ
ューターで計算される。
それぞれ、ｉ番目の時間間隔内における望ましい温度お
よび温度曲線の勾配を表している。望ましい温度Ｔiお
よび温度曲線の勾配Ｔ’iに関する値は、入力された望
ましい温度曲線から発生されるか、または前に説明した
ように時間間隔δｔiの付加的に知られている継続時間
によって計算される。それら望ましい温度値および温度
曲線勾配値に属する値は、そして装置およびダイナミッ
クな熱容量と損失電力とを配慮した標準値は、値のテー
ブルから得られ、そして等式に入れられる。時間間隔δ
ｔi内に加えられるべき加熱用電力は、そこからコンピ
ューターで計算される。
【００２６】ダイナミックな熱容量と損失電力の値が、
可能性のある総ての温度値および温度曲線勾配に関して
は知られていないため、得られるべき望ましい温度曲線
の値（Ｔi，Ｔ’i）の個々の対に関するＣWおよびＮVの
ための相応する値が存在しない場合が発生する。ダイナ
ミックな熱容量ＣWおよび損失電力ＮVに関する値は線形
補間による場合のように決められる。
可能性のある総ての温度値および温度曲線勾配に関して
は知られていないため、得られるべき望ましい温度曲線
の値（Ｔi，Ｔ’i）の個々の対に関するＣWおよびＮVの
ための相応する値が存在しない場合が発生する。ダイナ
ミックな熱容量ＣWおよび損失電力ＮVに関する値は線形
補間による場合のように決められる。
【００２７】温度制御方法の別の望ましい実施例におい
ては、特定の時間間隔内に加えられるべき加熱用電力が
別の方法で決められる。各時間間隔内に必要とされる、
そして望ましい温度を基にして各時間間隔内に前もって
決められている温度曲線勾配を達成するのに必要な、加
熱用電力は、異なる加熱用電力において得られる温度−
時間特性の形式での装置の標準的加熱特質から発生され
る。適当な温度制御方法以前に決められた特性が、異な
る温度および温度曲線勾配における加熱用電力に関する
値のテーブルの形式で、都合よくデータキャリア上に再
び蓄積され、その結果、加熱用電力値の相応するテーブ
ルが、例えば原子化器チューブの交換による電気熱装置
の変更の場合にもロードされることができる。前に説明
した方法と比較すると、加熱用電力に関する値の１つの
テーブルが必要とされるのみである。さらに、等式
（１）に類似の加熱用電力の計算は不要となる。補間動
作が、望ましい温度への次の値と、蓄積されているテー
ブルによる加熱電力に関する特定の時間間隔の温度曲線
勾配との間で、再び実行される。
ては、特定の時間間隔内に加えられるべき加熱用電力が
別の方法で決められる。各時間間隔内に必要とされる、
そして望ましい温度を基にして各時間間隔内に前もって
決められている温度曲線勾配を達成するのに必要な、加
熱用電力は、異なる加熱用電力において得られる温度−
時間特性の形式での装置の標準的加熱特質から発生され
る。適当な温度制御方法以前に決められた特性が、異な
る温度および温度曲線勾配における加熱用電力に関する
値のテーブルの形式で、都合よくデータキャリア上に再
び蓄積され、その結果、加熱用電力値の相応するテーブ
ルが、例えば原子化器チューブの交換による電気熱装置
の変更の場合にもロードされることができる。前に説明
した方法と比較すると、加熱用電力に関する値の１つの
テーブルが必要とされるのみである。さらに、等式
（１）に類似の加熱用電力の計算は不要となる。補間動
作が、望ましい温度への次の値と、蓄積されているテー
ブルによる加熱電力に関する特定の時間間隔の温度曲線
勾配との間で、再び実行される。
【００２８】次のステップＳ３においては、計算された
加熱電力Ｎｉが、電力供給装置６を制御する装置７の位
相角制御のために、設定値Ｓｓｏｌｌ，ｉに変換され
る。電圧値Ｕｄｉｇｉｔ，ｉは、加熱用装置の抵抗倍さ
れた電力値Ｎｉからの２乗根として求められた総ての値
の最初である。電圧の実効値に相当する値Ｕ
ｄｉｇｉｔ，ｉは図７に示される較正曲線を通して設定
値に相当する時間計数値に変換される。コンピューター
の計数ユニット内で表現される時間計数値は、装置７を
通して電力供給回路を制御する位相角制御の動作角を定
義する。図７から明らかなように、４０，０００の時間
計数値は１８０度の動作角に相当する。こうして、位相
角制御の間には、完全な半波の間に交流電圧の電圧値が
ゼロにセットされる。交流電圧の各半波は動作角の大き
さによって処理されるので、この場合にはＵ
ｄｉｇｉｔ，ｉの実効電力は４０，０００の計数値また
は１８０度の動作角においては、ゼロである。時間計数
値における減少は実効電圧値Ｕｄｉｇｉｔ，ｉの増加を
もたらす。
加熱電力Ｎｉが、電力供給装置６を制御する装置７の位
相角制御のために、設定値Ｓｓｏｌｌ，ｉに変換され
る。電圧値Ｕｄｉｇｉｔ，ｉは、加熱用装置の抵抗倍さ
れた電力値Ｎｉからの２乗根として求められた総ての値
の最初である。電圧の実効値に相当する値Ｕ
ｄｉｇｉｔ，ｉは図７に示される較正曲線を通して設定
値に相当する時間計数値に変換される。コンピューター
の計数ユニット内で表現される時間計数値は、装置７を
通して電力供給回路を制御する位相角制御の動作角を定
義する。図７から明らかなように、４０，０００の時間
計数値は１８０度の動作角に相当する。こうして、位相
角制御の間には、完全な半波の間に交流電圧の電圧値が
ゼロにセットされる。交流電圧の各半波は動作角の大き
さによって処理されるので、この場合にはＵ
ｄｉｇｉｔ，ｉの実効電力は４０，０００の計数値また
は１８０度の動作角においては、ゼロである。時間計数
値における減少は実効電圧値Ｕｄｉｇｉｔ，ｉの増加を
もたらす。
【００２９】図７は、曲線Ａに関しては２３３Ｖの、曲
線Ｂに関しては２２０Ｖの、そして曲線Ｃに関しては１
９０Ｖの、主電圧の実効値に関して求められた、曲線
Ａ，Ｂ，およびＣを描いている。時間計数値で表されて
いる設定値Ｓｓｏｌｌ，ｉは、図７による較正曲線に従
って求められた加熱用電力Ｎｉから得られた電圧値Ｕ
ｄｉｇｉｔ，ｉを割り当てることによって決められる。
線Ｂに関しては２２０Ｖの、そして曲線Ｃに関しては１
９０Ｖの、主電圧の実効値に関して求められた、曲線
Ａ，Ｂ，およびＣを描いている。時間計数値で表されて
いる設定値Ｓｓｏｌｌ，ｉは、図７による較正曲線に従
って求められた加熱用電力Ｎｉから得られた電圧値Ｕ
ｄｉｇｉｔ，ｉを割り当てることによって決められる。
【００３０】図２の引き続くステップＳ４においては、
温度制御方法は、決められた設定値Ｓｓｏｌｌ，ｉは続
く時間間隔内の所定の望ましい温度曲線によって調節さ
れるようなループを持っている。時間間隔計数は、ここ
では時間間隔δｔｉ−１から時間間隔δｔｉまで進展し
ながら増加する。
温度制御方法は、決められた設定値Ｓｓｏｌｌ，ｉは続
く時間間隔内の所定の望ましい温度曲線によって調節さ
れるようなループを持っている。時間間隔計数は、ここ
では時間間隔δｔｉ−１から時間間隔δｔｉまで進展し
ながら増加する。
【００３１】本実施例においては、時間間隔の継続時間
は固定された定数であり、そしてそれぞれ加熱に使用さ
れる交流電流の半波にわたって延長される。交流の５０
Hzの供給電圧においては、各時間間隔の継続時間は１０
ｍｓである。しかし、それぞれ異なる継続時間の時間間
隔もまた使用される。さらに、時間間隔は加熱用交流電
流のいくつかの半波にわたって延長することも可能であ
る。しかし、時間間隔が交流電流の半波の継続時間の整
数倍であるときが好都合である。
は固定された定数であり、そしてそれぞれ加熱に使用さ
れる交流電流の半波にわたって延長される。交流の５０
Hzの供給電圧においては、各時間間隔の継続時間は１０
ｍｓである。しかし、それぞれ異なる継続時間の時間間
隔もまた使用される。さらに、時間間隔は加熱用交流電
流のいくつかの半波にわたって延長することも可能であ
る。しかし、時間間隔が交流電流の半波の継続時間の整
数倍であるときが好都合である。
【００３２】次のステップＳ５においては、設定値Ｓ
ｓｏｌｌ，ｉは時間間隔δｔｉの間に電力供給装置６を
制御するための装置７においては定数に維持され、そし
て装置は時間間隔δｔｉの継続時間に関して一定の加熱
用電力で加熱される。
ｓｏｌｌ，ｉは時間間隔δｔｉの間に電力供給装置６を
制御するための装置７においては定数に維持され、そし
て装置は時間間隔δｔｉの継続時間に関して一定の加熱
用電力で加熱される。
【００３３】温度制御の次のステップＳ６においては、
加熱用装置２に実際に加えられる電圧が電圧測定用装置
４の助けを得て測定される。
加熱用装置２に実際に加えられる電圧が電圧測定用装置
４の助けを得て測定される。
【００３４】実効電圧値がそれぞれ、加えられる加熱用
交流電圧に関して決められるような、交流電流の半波の
長さの時間間隔が使用されているときには、温度制御プ
ロセス全体の間に加熱用装置２に実際に加えられる電圧
が継続的に測定される。
交流電圧に関して決められるような、交流電流の半波の
長さの時間間隔が使用されているときには、温度制御プ
ロセス全体の間に加熱用装置２に実際に加えられる電圧
が継続的に測定される。
【００３５】別の都合の良い実施例においては、加熱用
装置に実際に加えられる実効電圧に加えて、加熱用装置
の中を流れる実効電流が電流測定用装置５の助けを得て
測定される。この場合には、時間間隔δｔiの間に加熱
用装置において実際に使用される加熱用電力が、電流お
よび電圧に関して測定された実効値を乗算することによ
って求められる。
装置に実際に加えられる実効電圧に加えて、加熱用装置
の中を流れる実効電流が電流測定用装置５の助けを得て
測定される。この場合には、時間間隔δｔiの間に加熱
用装置において実際に使用される加熱用電力が、電流お
よび電圧に関して測定された実効値を乗算することによ
って求められる。
【００３６】温度制御の引き続くステップＳ７において
は、図７の較正曲線に従って、加熱用装置に実際に存在
する測定された電圧値が設定値Ｓｉｓｔ，ｉに変換され
る。
は、図７の較正曲線に従って、加熱用装置に実際に存在
する測定された電圧値が設定値Ｓｉｓｔ，ｉに変換され
る。
【００３７】次のステップＳ８において、値Ｓ
ｓｏｌｌ，ｉおよびＳｉｓｔ，ｉが比較される。２つの
値が前もって決められた許容値よりも他と異なっていれ
ば、設定値Ｓｓｏｌｌ，ｉ＋１が引き続く時間間隔に関
して、差異Ｓｓｏｌｌ，ｉ−Ｓｉｓｔ，ｉだけ増加され
る。こうして、加熱用装置において測定された加熱用電
圧が相当する設定値Ｓｓｏｌｌ，ｉによって最初に計算
された電圧よりも低い時には、設定値Ｓ
ｓｏｌｌ，ｉ＋１に変換された加熱用電圧が、引き続く
時間間隔δｔｉ＋１における逸脱の量だけ増加される。
測定された加熱用電圧が計算された加えるべき加熱用電
圧Ｕｄｉｇｉｔ，ｉよりも高いときには、加えるべき加
熱用電圧は、引き続く時間間隔δｔｉ＋１における設定
値で表される逸脱の量だけ低められる。新しい設定値Ｓ
ｓｏｌｌ，ｉ＋１が計算された後に、この方法は再びス
テップＳ４に戻る。
ｓｏｌｌ，ｉおよびＳｉｓｔ，ｉが比較される。２つの
値が前もって決められた許容値よりも他と異なっていれ
ば、設定値Ｓｓｏｌｌ，ｉ＋１が引き続く時間間隔に関
して、差異Ｓｓｏｌｌ，ｉ−Ｓｉｓｔ，ｉだけ増加され
る。こうして、加熱用装置において測定された加熱用電
圧が相当する設定値Ｓｓｏｌｌ，ｉによって最初に計算
された電圧よりも低い時には、設定値Ｓ
ｓｏｌｌ，ｉ＋１に変換された加熱用電圧が、引き続く
時間間隔δｔｉ＋１における逸脱の量だけ増加される。
測定された加熱用電圧が計算された加えるべき加熱用電
圧Ｕｄｉｇｉｔ，ｉよりも高いときには、加えるべき加
熱用電圧は、引き続く時間間隔δｔｉ＋１における設定
値で表される逸脱の量だけ低められる。新しい設定値Ｓ
ｓｏｌｌ，ｉ＋１が計算された後に、この方法は再びス
テップＳ４に戻る。
【００３８】反対に、Ｓｉｓｔ，ｉおよびＳ
ｓｏｌｌ，ｉが互いに他と、前もって決められた許容値
よりも小さな差異であれば、再びステップＳ４において
δｔｉからδｔｉ＋１への時間間隔増加を実行するため
に、この処理は継続される。以前に決められた設定値Ｓ
ｓｏｌｌ，ｉ＋１が今や変更されない形式で適用され
る。
ｓｏｌｌ，ｉが互いに他と、前もって決められた許容値
よりも小さな差異であれば、再びステップＳ４において
δｔｉからδｔｉ＋１への時間間隔増加を実行するため
に、この処理は継続される。以前に決められた設定値Ｓ
ｓｏｌｌ，ｉ＋１が今や変更されない形式で適用され
る。
【００３９】元々の計算された加熱用電圧に関する設定
値と、設定値として判断されている測定された加熱用電
圧との比較の代わりに、加熱用電圧の直接比較または計
算された加熱用電力の測定された加熱用電力との比較も
また可能である。加熱用電圧および加熱用電力に関す
る、前に説明された制御方法に加えて、同様の制御動作
において原子化器チューブに普通に行われている温度の
差異調節のため、計算された、そして実際に測定された
値に関するそれぞれの設定値を比較することを通して、
熱放射感応フォトダイオード３による温度測定もまた実
行されることが可能である。設定値の補正の代わりに、
加熱用装置に加えられるべき加熱用電力が測定された温
度に従って新しく計算され、そして各時間間隔の後の方
法の実施例のように設定値に変換される。相当する引き
続く時間間隔のための新しく計算された設定値は、現在
の時間間隔内に加えられるべき計算された加熱用電圧の
ための設定値と、測定された加熱用電圧との間の差異に
よって前に説明された方法を用いて付加的に変更するこ
とも可能である。
値と、設定値として判断されている測定された加熱用電
圧との比較の代わりに、加熱用電圧の直接比較または計
算された加熱用電力の測定された加熱用電力との比較も
また可能である。加熱用電圧および加熱用電力に関す
る、前に説明された制御方法に加えて、同様の制御動作
において原子化器チューブに普通に行われている温度の
差異調節のため、計算された、そして実際に測定された
値に関するそれぞれの設定値を比較することを通して、
熱放射感応フォトダイオード３による温度測定もまた実
行されることが可能である。設定値の補正の代わりに、
加熱用装置に加えられるべき加熱用電力が測定された温
度に従って新しく計算され、そして各時間間隔の後の方
法の実施例のように設定値に変換される。相当する引き
続く時間間隔のための新しく計算された設定値は、現在
の時間間隔内に加えられるべき計算された加熱用電圧の
ための設定値と、測定された加熱用電圧との間の差異に
よって前に説明された方法を用いて付加的に変更するこ
とも可能である。
【００４０】装置の標準値である、そして温度および温
度曲線勾配に依存する、そして異なる加熱用電力の適用
による加熱及び冷却特性からのダイナミックな熱容量Ｃ
Ｗおよび損失電力ＮＶを配慮した、値の経験的な決定法
がさらに詳細に説明される。図３および図５は、特定の
装置用の、すなわち原子化器チューブおよび加熱用装置
の特定の配置に関する、横断的に加熱される原子化器チ
ューブおよび長さ方向的に加熱される原子化器チューブ
に関して、それぞれパラメーターとしての加熱用電力と
共に温度−時間特性を描いている。特性の曲線のそれぞ
れには、実効電圧Ｕｄｉｇｉｔの値で表される、最初に
は達成される最大温度を、次には加えられる加熱用電力
を示す、対の値が備えられている。前記特性を求めるた
めに、原子化器チューブの温度が（較正された）熱−放
射感応フォトダイオード３を用いて測定される。この特
性の個々の曲線は、温度曲線の勾配がゼロに近づき、そ
して供給される加熱用電力が外に行く消費される電力に
等しい、原子化器チューブの平衡状態の調節を可能とす
るために充分に長い周期にわたって記録される。平衡状
態が達成されると直ちに、加熱用電力がスイッチオフさ
れ、原子化器チューブ上においては普通のより高い冷却
レートによって原子化器チューブは再び冷却される。温
度曲線勾配Ｔ’＝０を持つ、各特性曲線の所定の最大温
度によって異なる温度に関して消費される電力Ｎ
Ｖ（Ｔ，０）の値は、直接的に（等式（１）によって）
加えられた加熱用電力Ｎの値を通して、例えば図３およ
び図４に描かれているような、特性から得られる。相当
するダイナミックな熱容量ＣＷ（Ｔ，０）は、各特性曲
線において加熱用電力がスイッチオフされる時間におけ
る制限値を調べることによって決められる。ここで用い
られているダイナミックな熱容量は、損失電力と同様に
各安定関数で表されているので、加熱用電力がスイッチ
オフされた時には、ダイナミックな熱容量ＣＷ（Ｔ，
０）およびＣＷ（Ｔ，−Ｔ’）および損失電力Ｎ
Ｖ（Ｔ，０）およびＮＶ（Ｔ，−Ｔ’）が各々等しく、
ここで−Ｔ’は加熱用電力がスイッチオフされた直後の
温度曲線勾配の制限値である。こうして、加熱用電力が
スイッチオフされた後に、消費される電力ＮＶ（Ｔ，
０）に関して直接的に求められた値を等式（１）に代入
することによって、制限値−Ｔ’におけるダイナミック
な熱容量ＣＷ（Ｔ，０）に関する値が直接的に計算され
る。加熱用電力はゼロであるため、ダイナミックな熱容
量ＣＷ（Ｔ，０）はＮＶ（Ｔ，０）／Ｔ’となる。Ｔ’
の値は特性から求めることができる。加熱用電力がスイ
ッチオフされたできるだけ直後に、正確な方法でＴ’の
値を得るのに、放物近似は都合よく実行できる。しか
し、他の近似方法もまた、特性に関する測定値からＴ’
の値を得るために実行することができる。
度曲線勾配に依存する、そして異なる加熱用電力の適用
による加熱及び冷却特性からのダイナミックな熱容量Ｃ
Ｗおよび損失電力ＮＶを配慮した、値の経験的な決定法
がさらに詳細に説明される。図３および図５は、特定の
装置用の、すなわち原子化器チューブおよび加熱用装置
の特定の配置に関する、横断的に加熱される原子化器チ
ューブおよび長さ方向的に加熱される原子化器チューブ
に関して、それぞれパラメーターとしての加熱用電力と
共に温度−時間特性を描いている。特性の曲線のそれぞ
れには、実効電圧Ｕｄｉｇｉｔの値で表される、最初に
は達成される最大温度を、次には加えられる加熱用電力
を示す、対の値が備えられている。前記特性を求めるた
めに、原子化器チューブの温度が（較正された）熱−放
射感応フォトダイオード３を用いて測定される。この特
性の個々の曲線は、温度曲線の勾配がゼロに近づき、そ
して供給される加熱用電力が外に行く消費される電力に
等しい、原子化器チューブの平衡状態の調節を可能とす
るために充分に長い周期にわたって記録される。平衡状
態が達成されると直ちに、加熱用電力がスイッチオフさ
れ、原子化器チューブ上においては普通のより高い冷却
レートによって原子化器チューブは再び冷却される。温
度曲線勾配Ｔ’＝０を持つ、各特性曲線の所定の最大温
度によって異なる温度に関して消費される電力Ｎ
Ｖ（Ｔ，０）の値は、直接的に（等式（１）によって）
加えられた加熱用電力Ｎの値を通して、例えば図３およ
び図４に描かれているような、特性から得られる。相当
するダイナミックな熱容量ＣＷ（Ｔ，０）は、各特性曲
線において加熱用電力がスイッチオフされる時間におけ
る制限値を調べることによって決められる。ここで用い
られているダイナミックな熱容量は、損失電力と同様に
各安定関数で表されているので、加熱用電力がスイッチ
オフされた時には、ダイナミックな熱容量ＣＷ（Ｔ，
０）およびＣＷ（Ｔ，−Ｔ’）および損失電力Ｎ
Ｖ（Ｔ，０）およびＮＶ（Ｔ，−Ｔ’）が各々等しく、
ここで−Ｔ’は加熱用電力がスイッチオフされた直後の
温度曲線勾配の制限値である。こうして、加熱用電力が
スイッチオフされた後に、消費される電力ＮＶ（Ｔ，
０）に関して直接的に求められた値を等式（１）に代入
することによって、制限値−Ｔ’におけるダイナミック
な熱容量ＣＷ（Ｔ，０）に関する値が直接的に計算され
る。加熱用電力はゼロであるため、ダイナミックな熱容
量ＣＷ（Ｔ，０）はＮＶ（Ｔ，０）／Ｔ’となる。Ｔ’
の値は特性から求めることができる。加熱用電力がスイ
ッチオフされたできるだけ直後に、正確な方法でＴ’の
値を得るのに、放物近似は都合よく実行できる。しか
し、他の近似方法もまた、特性に関する測定値からＴ’
の値を得るために実行することができる。
【００４１】さらに、非平衡状態にある、異なる温度お
よび異なる温度曲線勾配に関するダイナミックな熱容量
および損失電力とは、本方法を用いて決めることができ
る。この目的のため、温度−時間特性が、加熱用装置の
最大加熱用電力において求められる。図５および図６は
それぞれ、横断的に加熱された原子化器チューブおよび
長さ方向に加熱された原子化器チューブに関する、その
ような特性を描いている。この加熱用装置は最大加熱用
電力で動作しており、そして原子化器チューブの温度は
再びフォトダイオード３を用いて測定される。しかし、
加熱用電力は、温度装置が平衡状態に達する前の比較的
短い周期の後に、既にスイッチオフされている。最初に
は到達された最大温度を表す、そして２つ目には加えら
れた最大加熱用電力を表す１対の値は、図５および図６
の特性に描かれており、各々は各特性の最大値に近い。
平衡状態にある装置に関して前に説明された場合と同様
に、ダイナミックな熱容量ＣW（Ｔ，Ｔ’）および損失
電力ＮV（Ｔ，Ｔ’）は今や、加熱用電力のスイッチオ
フされる直前および直後の曲線に関する制限値を調べる
ことにより、図５および図６に示される曲線によって異
なる温度および異なる温度曲線の勾配に関して計算され
る。この目的のために等式（１）が再び用いられ、等式
（１）に関して２つの条件設定が行われる。第一には温
度曲線勾配の制限値は、加熱用電力のスイッチングオフ
直前（すなわち、加熱位相の間）であり、そして最大加
熱用電力が等式（１）に代入され、第二には、温度曲線
勾配の制限値が、加熱用電力がスイッチオフされた直後
に（すなわち、冷却位相において）使用され、そして値
０が加熱用電力のために代入される。ダイナミックな熱
容量と損失電力に関する温度曲線勾配に依存する関数の
連続性について前に説明した条件を基に、こうして２つ
の未知数を持つ２つの等式から１つの等式を得、それを
基にして、ＣW（Ｔ，Ｔ’）およびＮV（Ｔ，Ｔ’）の値
が疑いの余地なく求められる。
よび異なる温度曲線勾配に関するダイナミックな熱容量
および損失電力とは、本方法を用いて決めることができ
る。この目的のため、温度−時間特性が、加熱用装置の
最大加熱用電力において求められる。図５および図６は
それぞれ、横断的に加熱された原子化器チューブおよび
長さ方向に加熱された原子化器チューブに関する、その
ような特性を描いている。この加熱用装置は最大加熱用
電力で動作しており、そして原子化器チューブの温度は
再びフォトダイオード３を用いて測定される。しかし、
加熱用電力は、温度装置が平衡状態に達する前の比較的
短い周期の後に、既にスイッチオフされている。最初に
は到達された最大温度を表す、そして２つ目には加えら
れた最大加熱用電力を表す１対の値は、図５および図６
の特性に描かれており、各々は各特性の最大値に近い。
平衡状態にある装置に関して前に説明された場合と同様
に、ダイナミックな熱容量ＣW（Ｔ，Ｔ’）および損失
電力ＮV（Ｔ，Ｔ’）は今や、加熱用電力のスイッチオ
フされる直前および直後の曲線に関する制限値を調べる
ことにより、図５および図６に示される曲線によって異
なる温度および異なる温度曲線の勾配に関して計算され
る。この目的のために等式（１）が再び用いられ、等式
（１）に関して２つの条件設定が行われる。第一には温
度曲線勾配の制限値は、加熱用電力のスイッチングオフ
直前（すなわち、加熱位相の間）であり、そして最大加
熱用電力が等式（１）に代入され、第二には、温度曲線
勾配の制限値が、加熱用電力がスイッチオフされた直後
に（すなわち、冷却位相において）使用され、そして値
０が加熱用電力のために代入される。ダイナミックな熱
容量と損失電力に関する温度曲線勾配に依存する関数の
連続性について前に説明した条件を基に、こうして２つ
の未知数を持つ２つの等式から１つの等式を得、それを
基にして、ＣW（Ｔ，Ｔ’）およびＮV（Ｔ，Ｔ’）の値
が疑いの余地なく求められる。
【００４２】 ＣW（Ｔ，Ｔ’1）×Ｔ’1＋ＮV（Ｔ，Ｔ’1）＝Ｎ （２） ＣW（Ｔ，Ｔ’1）×Ｔ’2＋ＮV（Ｔ，Ｔ’1）＝０ 等式（２）においては、Ｔ’1およびＴ’2は加熱用電力
のスイッチオフの直前及び直後の温度曲線勾配に関する
制限値に関して立てられる。異なる温度および異なる温
度曲線勾配に関するダイナミックな熱容量ＣW（Ｔ，
Ｔ’）および損失電力ＮV（Ｔ，Ｔ’）に関する値は、
加熱用装置に最大に加えられる加熱用電力において、こ
の方法で求められる。
のスイッチオフの直前及び直後の温度曲線勾配に関する
制限値に関して立てられる。異なる温度および異なる温
度曲線勾配に関するダイナミックな熱容量ＣW（Ｔ，
Ｔ’）および損失電力ＮV（Ｔ，Ｔ’）に関する値は、
加熱用装置に最大に加えられる加熱用電力において、こ
の方法で求められる。
【００４３】装置の平衡状態において、そして非平衡状
態において求められた値は、それぞれ温度Ｔおよび温度
曲線勾配Ｔ’の特定の値に関してダイナミックな熱容量
ＣWおよび損失電力ＮVに関する値のテーブル内に蓄積さ
れる。テーブル内に蓄積されている（Ｔ，Ｔ’）の値の
対に相当しない、望ましい温度値および温度曲線勾配値
に関するＣWおよびＮVの値は線形補間によって決められ
る。実際には、ダイナミックな熱容量および損失電力と
が平衡状態における多数の加熱電力によって、そして多
数の温度での非平衡状態における最大加熱用電力とによ
って決められるならば、そしてＣWおよびＮVの値が、温
度曲線勾配および望ましい温度との中間値として補間に
よって計算されるならば、十分であるということが発見
されている。このことは引き続く加熱行程を持つそれぞ
れの温度−時間特性による値のテーブルを準備する時間
をかなり減少させる。他方、この方法は非平衡状態にお
けるダイナミックな熱容量ＣWおよび損失電力ＮVの決定
が、最大利用可能加熱用電力の単独使用の代わりに等式
（２）によって多数の加熱用電力において決定されるよ
うにも変更できる。
態において求められた値は、それぞれ温度Ｔおよび温度
曲線勾配Ｔ’の特定の値に関してダイナミックな熱容量
ＣWおよび損失電力ＮVに関する値のテーブル内に蓄積さ
れる。テーブル内に蓄積されている（Ｔ，Ｔ’）の値の
対に相当しない、望ましい温度値および温度曲線勾配値
に関するＣWおよびＮVの値は線形補間によって決められ
る。実際には、ダイナミックな熱容量および損失電力と
が平衡状態における多数の加熱電力によって、そして多
数の温度での非平衡状態における最大加熱用電力とによ
って決められるならば、そしてＣWおよびＮVの値が、温
度曲線勾配および望ましい温度との中間値として補間に
よって計算されるならば、十分であるということが発見
されている。このことは引き続く加熱行程を持つそれぞ
れの温度−時間特性による値のテーブルを準備する時間
をかなり減少させる。他方、この方法は非平衡状態にお
けるダイナミックな熱容量ＣWおよび損失電力ＮVの決定
が、最大利用可能加熱用電力の単独使用の代わりに等式
（２）によって多数の加熱用電力において決定されるよ
うにも変更できる。
【００４４】図８は、複雑な望ましい温度曲線Ｓの、そ
して長さ方向的に加熱されたチューブに関する本発明の
方法を用いて実際に実現した相当する温度曲線Ｉの、例
を示している。図から明らかなように、前もって決めら
れた望ましい温度曲線は高い精度で実現される。
して長さ方向的に加熱されたチューブに関する本発明の
方法を用いて実際に実現した相当する温度曲線Ｉの、例
を示している。図から明らかなように、前もって決めら
れた望ましい温度曲線は高い精度で実現される。
【００４５】
【発明の効果】装置の温度を制御するために用いられ
る、そして前もって決められた時間間隔に分割された望
ましい温度曲線を精密に達成する方法を提供することが
できる。
る、そして前もって決められた時間間隔に分割された望
ましい温度曲線を精密に達成する方法を提供することが
できる。
【図１】本発明の方法を実施するための電気熱装置の単
純化された概略図。
純化された概略図。
【図２】本発明の方法の実施例を描いたプロック図。
【図３】パラメーターとしての加熱電力と共に、横断的
に加熱されたチューブの温度−時間特性、この特性は装
置の平衡状態における装置値を決めるために使用され
る、を示す図。
に加熱されたチューブの温度−時間特性、この特性は装
置の平衡状態における装置値を決めるために使用され
る、を示す図。
【図４】図３に従った、しかし長さ方向的に加熱される
チューブに関する特性を示す図。
チューブに関する特性を示す図。
【図５】パラメーターとしてのスイッチオフ温度と共に
横断的に加熱されたチューブに関する温度−時間特性、
この特性は最大加熱電力における装置値を決めるために
使用される、を示す図。
横断的に加熱されたチューブに関する温度−時間特性、
この特性は最大加熱電力における装置値を決めるために
使用される、を示す図。
【図６】図５に従った、しかし長さ方向的に加熱される
チューブに関する特性を示す図。
チューブに関する特性を示す図。
【図７】設定値を、加熱用電圧に関する値に変換するた
めの較正曲線を示す図。
めの較正曲線を示す図。
【図８】望ましい特質を持つ装置の温度−時間特性およ
び、長さ方向に加熱されるチューブに関する本発明の方
法を用いて実際に達成できる特性をグラフィックに表現
した図。
び、長さ方向に加熱されるチューブに関する本発明の方
法を用いて実際に達成できる特性をグラフィックに表現
した図。
１ 原子化器チューブ ２ 加熱用装置 ３ 放射感応フォトダイオード ４ 電圧測定用回路 ５ 電流測定用回路 ６ 電力供給回路 ７ 動作角制御回路 ８ コンピューター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨッヘン スコーレ ドイツ連邦共和国 ベルリン アーレン スホーパー シュトラーセ 20 (56)参考文献 特開 昭64−23057（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−167989（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 23/00 - 23/32
Claims (23)
- 【請求項１】 前もって決められた時間間隔に分割され
かつ当該各時間間隔に割り当てられた望ましい温度を有
する望ましい温度曲線に従って、加熱装置に加えられる
加熱用電力によって加熱される装置の温度を制御する方
法において、１ 時間間隔の間に前記加熱用装置に加えられるべき加熱
用電力を、各時間間隔の望ましい温度および温度曲線勾
配に依存して、装置に標準的な経験的に決められるダイ
ナミックな加熱および冷却特性を用いることによって求
め、 各時間間隔に対して求めた当該加熱用電力を、較正曲線
に従って、位相角制御のための装置に対する設定値に変
換し、各時間間隔にて 前記加熱装置に実際に加えられる加熱用
電力を決定し、当該加熱用電力に前記較正曲線によって
比較用設定値を割り当て、 前記の設定 値と、比較用設定値とが前もって決められた
許容値よりも大きく偏差したときに、各時間間隔にて後
続の各時間間隔の設定値を当該偏差に依存して変更し、 ここで前記較正曲線は、加熱用電力を供給するのに必要
な計算された電圧値と、位相角制御のための装置を制御
するのに必要な設定値との関係を形成する曲線である こ
とを特徴とする、加熱装置に加えられる加熱用電力によって加熱される装
置の温度を制御する 方法。 - 【請求項２】 加熱用電力が、温度および温度曲線勾配
に依存した、そして前記装置のダイナミックな熱容量Ｃ
Wおよび損失電力ＮVを配慮した、値を用いて計算される
ような、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 それぞれの（ｉ番目の）時間間隔の中で
加えられるべき加熱用電力が、関係式 Ｎi＝ＣW（Ｔi，Ｔ’i）×Ｔ’i＋ＮV（Ｔi，Ｔ’i）， によって計算され、ここでＮiはｉ番目の時間間隔内に
装置に供給されるべき加熱用電力であり、Ｔiはｉ番目
の時間間隔の望ましい温度であり、Ｔ’iはｉ番目の時
間間隔内における望ましい加熱レートに相当する温度曲
線勾配であり、この勾配はｉ番目の時間間隔の長さによ
って分割された、ｉ番目およびｉ−１番目の時間間隔の
望ましい温度の差異によって決められ、そしてＣ
W(Ｔ’，Ｔ’i)およびＮV（Ｔi，Ｔ’i）は温度と温度
曲線勾配に依存する、そして装置固有のダイナミックな
加熱および冷却行程から経験的に決められる、そしてダ
イナミックな熱容量と損失電力とを配慮している、値で
あるような、請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 特定の温度および特定の温度曲線勾配に
割り当てられた、そして装置のダイナミックな熱容量と
損失電力とを配慮した、個々の値は、装置が特定の加熱
用電力で特定の温度まで加熱され、そこで加熱用電力が
スイッチオフされ、そして加熱用電力のスイッチオフの
直前及び直後の温度曲線の勾配が決められることによっ
て、決められるような、請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 ダイナミックな熱容量および損失電力に
関する値が次の２つの公式 ＣW（Ｔ，Ｔ’1）×Ｔ’1＋ＮV（Ｔ，Ｔ’1）＝Ｎ ＣW（Ｔ，Ｔ’1）×Ｔ’2＋ＮV（Ｔ，Ｔ’1）＝０ によって計算され、ここでＴ’1およびＴ’2は加熱用電
力のスイッチオフの直前および直後に求められた温度曲
線勾配値を表しており、そしてＣW（Ｔ，Ｔ’1）および
ＮV（Ｔ，Ｔ’1）は、スイッチオフの直前の加熱周期の
間の温度Ｔおよび温度曲線勾配Ｔ’1に依存する、そし
てダイナミックな熱容量と損失電力とを配慮した、値で
あり、そしてＮはスイッチオフの前に加えられていた一
定の加熱用電力であるような、請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 電気的加熱用電力がスイッチオフされた
ときの直前及び直後に求められた温度曲線勾配値が放物
線特性−調節によって得られるような、請求項４または
５記載の方法。 - 【請求項７】 ダイナミックな熱容量ＣWおよび損失電
力ＮVに関する値のテーブルがそれぞれ多数の温度値お
よび温度曲線勾配値に関して準備されているような、請
求項１から６までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項８】 ダイナミックな熱容量および損失電力
が、装置の平衡状態、ここにおいて損失電力は加熱用電
力に等しい、における加熱用電力に関する多数の値にお
いて、そして非平衡状態装置の多数の温度値において装
置に最大に供給される加熱用電力において、求められる
ような、請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 温度制御される装置が交換されると、値
のテーブルが各装置に関して個別に決められるような、
請求項８記載の方法。 - 【請求項１０】 １つの時間間隔内に加えられるべき加
熱用電力が、異なる加熱用電力を用いることによって経
験的に求められた温度−時間特性から、それぞれの間隔
内における望ましい温度および温度曲線勾配を基に決め
られるような、請求項１記載の方法。 - 【請求項１１】 値のテーブルが、それぞれ多数の温度
および温度曲線勾配に関する加熱用電力に関して形成さ
れるような、請求項１０記載の方法。 - 【請求項１２】 値のテーブルが蓄積媒体内に蓄積され
るような、請求項８から１１までいずれか１項記載の方
法。 - 【請求項１３】 望ましい温度および温度曲線勾配に関
する値のテーブルに含まれる以外の値における加熱用電
力を決めるために線形補間が使用されるような、請求項
７から１２までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１４】 加熱用装置に実際に加えられる加熱用
電力が、電圧の実効値を測定することによって求めら
れ、上記の実効値は加熱用電力に変換されるような、請
求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１５】 設定値の、比較用設定値からの逸脱
（偏差）が、１つの時間間隔内で前もって決められた許
容値を越えたときに、それぞれの引き続く時間間隔の設
定値が、設定値と比較用設定値との間の差異量を加える
ことによって変化されるような、請求項１から１４まで
のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１６】 各時間間隔内における装置の瞬間的な
温度が付加的に測定され、前記瞬間的な温度が望ましい
温度と比較され、そして望ましい温度からの前記瞬間的
な温度の逸脱が前もって決められた値を越えたときに、
それぞれの引き続く時間間隔の望ましい温度が前記逸脱
に応じて変化するような、請求項１から１５までのいず
れか１項記載の方法。 - 【請求項１７】 温度曲線が等間隔の時間間隔に分割さ
れるような、請求項１から１６までのいずれか１項記載
の方法。 - 【請求項１８】 交流電流が、前記装置を加熱するため
の前記加熱用装置内で用いられているような、請求項１
から１７までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１９】 前記時間間隔が交流電流の半波にわた
って延長されているような、請求項１７または１８記載
の方法。 - 【請求項２０】 時間間隔が１０ｍｓの継続時間を持つ
ような、請求項１７から１９までのいずれか１項記載の
方法。 - 【請求項２１】 位相角制御が前記加熱用装置において
使用されているような、請求項１から２０までのいずれ
か１項記載の方法。 - 【請求項２２】 設定値が、前記位相角制御の動作角に
相当しているような、請求項１９記載の方法。 - 【請求項２３】 前記装置が、クロマトグラフ装置内の
長められた黒鉛チューブ原子化器であるような、請求項
１から22までのいずれか１項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4319652A DE4319652C2 (de) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | Verfahren zur Temperatursteuerung |
| DE4319652.7 | 1993-06-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0713638A JPH0713638A (ja) | 1995-01-17 |
| JP3305501B2 true JP3305501B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=6490297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13221394A Expired - Lifetime JP3305501B2 (ja) | 1993-06-14 | 1994-06-14 | 温度制御方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5703342A (ja) |
| JP (1) | JP3305501B2 (ja) |
| AU (1) | AU678002B2 (ja) |
| DE (1) | DE4319652C2 (ja) |
| FR (1) | FR2706645B1 (ja) |
| GB (1) | GB2279158B (ja) |
| IT (1) | IT1270174B (ja) |
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