JPS625586A

JPS625586A - 温度制御方法及び装置

Info

Publication number: JPS625586A
Application number: JP61101269A
Authority: JP
Inventors: ウイリアム　ディー　ホール
Original assignee: Metcal Inc
Current assignee: Metcal Inc
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1986-05-02
Publication date: 1987-01-12
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: ATE64481T1; EP0404209A1; EP0209215B1; CA1251254A; JPH0815107B2; EP0209215A1; DE3679728D1

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】〔発明の背景〕高周波電流を流すことによって強磁性体の温度を制御す
ることはよく知られている。

この方法では、強磁性体は電流によって有効キュリー温
度まで加熱され、そこで強磁性体の透磁率の変化に伴っ
て消費電力が下降し、それによって、装置はその温度を
一定に保つのである。

この有効キュリー温度とは装置の温度が制御される温度
であり、現在一般に公表されている材料自体のキュリー
温度より５０〜１００℃低い温度である。

以下、本明細書中でキュリー温度というときには、特別
な断り書きのない限り有効キュリー温度を指す。

電源と強磁性体とを導電体によって接続して強磁性体に
電流を直接供給してもよいし、また電磁誘導によって供
給してもよい。

然しなから、純粋な強磁性体を使用する公知技術は、冷
却負荷が広いレンジにわたって変化する場合に温度を一
定に保つことができないという欠点がある。

上記の温度制御方法の改良技術が、Ｐｈ１ｌｉｐ　Ｓ。

ＣａｒｔｅｒとＪｏｈｎ　Ｆ、　Ｋｒｕｍｍｅによって
「温度制御機能を有する交流抵抗性の発熱体」という名
称で１９８１年３月１７に発表された米国特許第４，２
５６，９４５号に示されている。

この特許は、強磁性体によって銅の基層を取り囲むこと
によって温度制御が改善されるということを開示してい
る。

有効キュリー温度より低い温度では、電流は強い表皮効
果によって表面の強磁性体層に流れる。

有効キュリー温度より高い温度に上昇すると、強磁性体
の透磁率の変化に伴って表皮効果が弱まり、電流の少な
くとも一部は銅の基層に流れ込む。

このことは電力の急激な下降をもたらす。なぜならば、
これらの過程に於て電流は一定に保たれているからであ
る。

それ故、強磁性体のみを用いた場合よりも冷却負荷が広
いレンジにわたって変化する場合にも温度を一定に保つ
装置を設計することが可能となる。

Ｒ，励ＸＣａｒ　ｔｅｒとＫｒｕｍｍｅの特許の第７欄には石摺
の観点に立って装置の無効性について述べられている。

ここでいうＲｍａｘはキュリー温度以下での装置の抵抗
であり、Ｒｍｉｎはキュリー温度以上での装置の抵抗で
ある。

ＣａｒｔｅｒとＫｒｕｍｍｅの特許では、望ましい周波
数の範囲は８〜２０　Ｍ　ｌｌｚであることが示されて
いる。

〔発明の概要〕

本発明では、上記ＣａｒｔｅｒとＫｒｕｍｍｅの特許に
よって開示されたような複合体を用いてもよいが、純粋
な強磁性体を用いることが望ましい。

高周波電流、望ましくは約５〜２０ＭＨｚの範囲の高周
波電流が強磁性体に直接、或いは誘導電流として流され
る。

電流の大きさは有効キュリー温度以上に強磁性体をよく
加熱するように選択される。

本発明の先行技術に対する利点は、先行技術に於て可能
な電流よりもより大きな電流を流すことができるという
点にある。

電流は強磁性体の温度をその有効本ユリ一温度にまで素
早く上昇せしめる。

強磁性体の温度はそのキュリー転移温度を越えて上昇す
るので、強磁性体の透磁率は急激に下降する。

この急激な下降は検知され、これが検知されると強磁性
体への電流は断たれる。

そこで強磁性体は有効キュリー温度以下に冷却され、電
流は再び強磁性体をその有効キュリー温度まで加熱する
ように元の状態に戻る。

上記の過程は自動的に繰り返され、それ故、大きな脈動
電流が、強磁性体の温度を正確に一定に保つように供給
される。

本発明によれば、透磁率の急激な下降は幾つかの異なっ
た方法によって検知される。

それらのうちの一つの方法は、強磁性体の周りに自動変
圧器を設けることである。

他の一つの方法は、強磁性体によって消費される電力の
変化を検知することである。なぜならば、装置は透磁率
が下降したときに電力が下降するように設計されている
からである。

電力が急激に下降すると、電流は短時間だけ断たれ、そ
してその復元の状態に回復する。

〔実施例〕

第１図は、高周波電流が直接に電気的接続により強磁性
体に供給される構成の先行技術の説明図である。

第２図は、高周波電流が電磁誘導によって強磁性体に供
給される構成の先行技術の説明図である。

第３図は、第１図及び第２図に示した装置の温度制御の
グラフである。

第４図は、本発明の一実施例の説明図である。

第５図は、本発明の他の一実施例の説明図である。

第６図は、本発明の更に他の一実施例の説明図である。

第１図は、厚さ０．００１インチ、幅０．２インチで、
１００以上の透磁率を有し、有効キュリー温度が１５０
°Ｃ又はそれ以上の範囲にあるニッケルー鉄合金より成
る公知の強磁性体片Ｂを示すものである。

定電流供給装置ｐｓは、有効キュリー温度より例えば７
０°Ｃ高い温度に強磁性体片Ｂを加熱するのに十分な電
力を供給し得るものである。

電流が供給されると、強磁性体片Ｂは、有効キュリー温
度Ｃより例えば７０℃高い温度の温度Ｔにまで加熱され
る。（第４図参照）今、例えば二酸化炭素ガス等の冷却流体が徐々にその量
を増加しつ一強磁性体片Ｂの周りを通過するとすると、
強磁性体片Ｂの温度は曲線已に沿ってＣのレベルまで下
降し、冷却が大きくなり温度が曲線りに沿って下降する
までそこにとどまる。

第２図は、電磁誘導により強磁性体片Ｂに電流が誘導さ
れる構成の先行技術を示すものである。

この装置は第１図に示した装置と同様に機能する。

第１図及び第２図では、定電流の大きさが、例えば有効
キュリー温度より７０℃高い温度から有効キュリー温度
より１０℃高い温度まで、最初の温度Ｔを下降せしめる
ように減少せしめられると、グラフ上の平坦部分Ｃは大
幅に短くなり、後部の曲線りはもっと小さな冷却範囲で
起ることになる。

本発明は、有効キュリー温度以上の上記グラフの曲線Ｅ
を回避し、また、後部の曲線りを回避する。少なくとも
、曲線りのグラフの位置を問題のない高い冷却領域にま
で後退させる。

第４図を参照するに、強磁性体の薄板又は棒１０は、少
なくとも十分の数インチの直径又は厚みを有する。

強磁性体１０の形状は所望の最終用途に応じて様々に変
化させることができる。

例えば、もし最終用途が半田鏝であれば、強磁性体１０
は半田鏝の形状にすればよい。

小型のピックアップコイル１１は、強磁性体の薄板又は
棒１０の一部に隣接して又はその回りに設けられている
。

コイル１１は自動変圧器として機能する。

コイル１１の左半分が一次側部分であり、右半分が二次
側部分である。

強磁性体１０の温度がキュリー温度以下であるとき、コ
イル１１の一次側には、交流電源１９より６０１１ｚの
電流が供給され、コイル１１の二次側部分も６０　Ｈｚ
の電流が供給される。

電源１９の電圧は８〜２４Ｖの範囲にある。

リレー１６及び１７は、自動変圧器１１の二次側部分で
誘導された電圧又は電流によって作動せしめられ、強磁
性体１０の温度がキュリー温度以下であるときに、強磁
性体１０を含む回路を閉じる。

このことは、キュリー温度以下では強磁性体１０は高い
透磁率を有しており、自動変圧器１１の二次側で誘導電
流が起きるからである。

自動変圧器１１の二次側は導線１２と１４との間に交流
電圧を生せしめる。

この電圧は整流器１５によって整流されてリレーコイル
１６に供給され、リレー接片１７が電源１８と強磁性体
１０を含む回路を閉じるのである。

電源１８は、例えば５〜２０　Ｍ　ｆｉｚの範囲にあり
、強磁性体１０をキュリー温度以上に熱するのに十分な
高周波電流を強磁性体１０に供給する。

強磁性体１０がキュリー温度の近くまで、又はそれ以上
に加熱されると、強磁性体１０の透磁率が１に向かって
下降するので自動変圧器１１はもはや作動しなくなる。

それ故、自動変圧器１１の二次側の電圧は下降する。

そのため、リレーコイル１６の磁力が弱まり、リレー接
片１７はスプリング２０の弾性力によって引っ張られ回
路が開かれる。

これによって゛、高周波電源１８から強磁性体１０に供
給される電流が遮断される。

従って、強磁性体１０は冷却され、そして強磁性体１０
の温度がキュリー温度以下に下がると、自動変圧器１１
は強磁性体１０が高い透磁率を有するようになるので再
び作動するようになる。

このとき、自動変圧器１１の二次側は最高電圧となり、
リレー１６及び１７が閉じ、電源１８からの電流は強磁
性体１０に再び流れ、強磁性体１０をキュリー温度以上
に加熱する。

上記の過程は繰り返して行なわれる。

上記の構成要素１５．１６及び１７の代りにトランジス
タによる回路によって制御してもよい。

強磁性体１０は、インパール合金４２又はニッケル４５
％、鉄４６％、モリブデン９％の三要素よりなる合金等
の高い透磁率を有する素材より成る。

リレー１６及び１７が数秒程度の間隔で素早く開いたり
閉じたりするように電源１８からの電流の太きさやリレ
ー１６及び１７の応答時間等がパラメータとして選択さ
れる。

トランジスタによる回路では、リレー１６及び１７に対
応するトランジスタスイッチが適切な周波数で開閉する
ようにこれらの部品の応答時間が選択される。

強磁性体１０からの熱の放散が高率で行なわれるときに
は、リレー１６及び１７は開いている時間よりも閉じて
いる時間の方が長い。

然し、強磁性体１０の一部分２１がそれと同じ長さの他
の部分よりより多くの熱を放散するときには、部分２１
は以下に説明する如く多くの熱を電流から受ける。

そのような場合には、強磁性体１０の一部分２１はキュ
リー温度より遥かに低くとどまり、リレー接片１７が閉
じられているときには、キュリー温度以上には上がらな
い。

従って、部分２１を流れる電流の侵入深さは、強磁性体
１０の他の部分を流れる電流の侵入深さよりも浅くなる
。

それ故、上記部分２１は他の部分よりも単位長さ当りの
抵抗が高（なる。

同じ大きさの電流が強磁性体１０の全体を流れるので、
部分２１は単位長さ当りより多くの熱を得るようになり
、こうして部分２１から多くの熱が放散されることを補
うように部分２１に多くの熱が供給される。

高周波電源１８は定電流電源であるが、このことは必ず
しも必要なことではない。

キュリー温度より高い温度に於て、電源１８が強磁性体
１０から遮断されているということが、電流を制御する
上で十分なことである。

重要な点は、キュリー温度以下からキュリー温度以上へ
の転移を検知するための手段が設けられているというこ
とであり、その転移の検知に応じて強磁性体に流れる電
流が断たれるということでる。

もし装置がオン−オフを繰り返すように構成されており
、そして、オフの期間が短く保たれていれば、装置はそ
の温度をかなり正確に一定に保つことができる。

第４図に関して言えば、リレー１６及び１７が電源１８
を強磁性体１０から完全に遮断することが望ましい。

然しなから、電流を完全に断つ代りに、リレー１６及び
１７が開いているときに強磁性体１０に流す電流を減少
せしめることは、本発明の技術的範囲を逸脱するもので
はない。

このことは、リレー１６及び１７の接点に抵抗を挿入す
ることによって行ない得る。

第５図及び第６図は、キュリー転移を検知する異なった
方法を示すものである。

これらの図に於て、強磁性体の温度がキュリー転移温度
を越えて上昇したときに起る電力の変化が検知されたと
きに、電力の変化の検知に対応して強磁性体に流れる電
流が、断たれるか、或いは減少せしめられる。

第５図及び第６図に於て、負荷抵抗６９は透磁率の高い
強磁性体であり、その組成、形状、大きさは上記したと
おり、又は所望の最終用途に応じたものである。

第５図は、本発明で用いられる定電圧供給装置を示すも
のである。

この電源装置は、公知の発振器５０、バッファ５１、駆
動回路５２と０級アンプ５３を構成要素として有する。

上記の如き要素としては様々なものが通用し得るが、好
適な一例が、八ｍｅｒｉｃａｎ　Ｒａｄｉｏ　Ｒｅ１ａ
ｙ　Ｌｅａｇｕｅによって出版されたｒ　ＡＲＲＬ１９
８５ハンドブック（第６２版）」の３０頁２４行目から
３０頁２６行目までに示されている。

このハンドブックの参照すべきページのコピーはこの出
願（米国出願）と共に提出されている。

駆動回路Ｓ２は、これをオン−オフに切り換える制御ボ
ート６７を有しており、これは上記ハンドブックの３０
頁２４行目に示されているキージャックＪ１に対応する
ものである。

望ましくは、駆動回路５２に公知の小型電磁リレー（図
示せず）を接続し、これによって出力のオン−オフを切
り換えるよう構成する。このとき、このリレーのコイル
は制御ボート６７によって駆動される。

線形パワーアンプ５４は、装置に適用し得るような線形
のパワーアンプであればどのようなものであってもよく
、例えば、上記１”　ＡＲＲＬ１９８５ハンドブック　
（第６２版）」の３０頁２７行目から３０頁３０行目ま
でに示されている出力１４０ワツトのトランジスタ線形
アンプでよい。これについては、Ｍｏｔｏｒｏｌａ　Ｒ
Ｆ　Ｄａｔａ　Ｍａｎｕａｌ　　（１９８３年第３版）
の４頁１９４行目〜４頁１９９行目を参照するとよい。

線形パワーアンプ５４の出力は抵抗６１に供給され、抵
抗６１は負荷抵抗６９に電力を供給するインピーダンス
調整用変圧器に供給される電力を調整する。

線形パワーアンプ５４の出力電圧は、以下に示す如く、
構成要素５５〜６０によって一定に保たれる。

抵抗５５及び抵抗５６は、パワーアンプ５４の出力の間
に挿入され、電圧の分配器を構成する。

ダイオード５７は、アンプ５９の出力がパワーアンプ５
４の出力電圧を反映するように抵抗５８、コンデンサ８
１及びアンプ５９に電流を供給する。

アンプ５９の出力は出力制御回路６０に供給される。

この出力制御回路６０はＴｅｘａｓ　Ｔｎｓｔｒｕｍｅ
ｎｔｓ　Ｉｎｃ、製のしＭＨＴ型でよく、これはＴｅｘ
ａｓ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　ＩｎＣ０によって出版
されたｒ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ　ハン
ドブック」の９９頁から１０３頁に記載されている。

このハンドブックの参照すべきページのコピーはこの出
願（米国出）頭）と同時に提出されている。

この制御回路６０は、入力電圧回路７０からの入力を制
御してこれを０級アンプ５３に送るものであり、線形ア
ンプ５４の出力電圧が一定に保たれるように０級アンプ
５３の出力電圧を上げ下げする。

この制御回路６０には、アンプ５９の出力電圧と比較さ
れる公知の基準電圧発生源が組み込まれており、制御回
路６０は線形アンプ５４の出力電圧を一定に保つよう機
能する。

もし今、強磁性体の負荷抵抗６９のインピーダンスが、
キュリー転移温度を越える温度の上昇に伴って下降した
とすると、抵抗６１を流れる電流は増加し、ダイオード
６２の入力電圧は増加する。

然るときは、オペレーションアンプ６４の作用により、
タイマー６６に入力するオペレーションアンプ６４の電
圧は減少し、タイマー６６は切り換えられて駆動回路５
２．０級アンプ５３及び線形パワーアンプ５４を０．１
秒〜０，５秒間だけオフにするような信号を駆動回路５
２の入力６７に送り、回路をオフにする。

この休止期間は、タイマー６６を手動で操作することに
より、任意に設定できる。

上記の如く設定された休止期間が終ると、駆動回路５２
はタイマー６６によってオンにされ、負荷抵抗６９へ供
給される電力は回復する。

電流は、負荷抵抗６９に電力が供給されるよう抵抗６１
に再び流れ、負荷抵抗６９のインピーダンスが再び下降
すると、負荷抵抗６９に供給される電力が断たれ、以下
上記の過程が繰り返される。

この方法では、負荷抵抗６９へ供給される電力は要求さ
れた通りにパルス状となる。

タイマー６６は、アンプ６４の出力電圧と比較される基
準電圧発生源を内蔵しており、アンプ６４の出力電圧が
上記基準電圧よりも増加すると、その休止期間が始まる
。

このことが起ると、タイマー６６は線形アンプ５４の出
力電圧を遮断するように制御ポート６７を開く。

第６図は、本発明に用いられる定電流供給装置を示すも
のである。

第６図に示す定電流供給装置の構成要素は、第５図に示
した定電圧供給装置の構成要素と基本的には同じであり
、同一の構成要素には同一の符号が付しである。

第６図に於ける出力発生用の構成要素５０〜５４は第５
図とは異なった方法によって制御されるが、基本的には
第５図に示したものと同じである。従って、これらの要
素についてこれ以上記述する必□要はないであろう。

パワーアンプ５４の出力から負荷抵抗６９に供給される
電流は、以下に示す如く、構成要素６０．６２．６３及
び６４によって一定に保たれる。

抵抗６１に流れる電流が増加すると、抵抗６１による降
下電圧の変化は、出力制御回路６０（上記のＴｅｘａｓ
　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　Ｉｎｃ、ｆｉのＬｌ’１ｌ
１７型でよい。）を制御するオペレーションアンプ６４
の入力端子に伝達される。

出力制御回路６０は、０級アンプ５３に供給される電圧
を制御し、パワーアンプ５４の出力電流を一定に保つ。

第５図の説明のところで述べたように、制御回路６０は
アンプ６４の出力電圧と比較される基準電圧発生源を内
蔵しており、この二つの電圧を同じに保って負荷抵抗６
９に流れる電流を一定に保つように機能する。

負荷抵抗６９のキュリー転移温度を越える温度上昇に伴
って、負荷抵抗６９の抵抗値が下降すると、パワーアン
プ５４の出力電圧も下降する。（定電流発生回路６０．
６２．６３及び６４の機能により。）そしてごの電圧の
下降はオペレーションアンプ５９の入力端子に伝達され
る。

アンプ５９の出力の変化はタイマー６６の入力端子に伝
達され、（タイマー６６は、第５図の説明に於て参照し
た５５５タイマーと同じである。）タイマー６６は駆動
回路５２のスイッチング回路６７を開き、０．１〜０．
５秒間の休止時間だけパワーアンプ５４の出力を完全に
遮断するＶ　（タイマー６６の休止時間は所望の値に手
動で設定できるものである。）上記休止時間が終ると、
出力は元に戻り、上記のサイクルは自動的に繰り返され
る。

上記のサイクルは、所望の時間だけ続き、その結果、脈
動電流が負荷抵抗６９に供給される。

第５図の説明のところで述べたように、タイマー６６は
、アンプ５９の出力電圧と比較される基準電圧発生源を
内蔵している。

アンプ５９の出力電圧が上記基準電圧よりも下降すると
、第５図の説明のところで述べたように、タイマー６６
は予め定められた時間だけ駆動回路５２の出力を遮断す
る。

第５図及び第６図に示したオペレーションアンプ５９と
６４は、Ｔｅｘａｓ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　Ｉｎｃ
、製のｕＡ７４１Ｍ型又はｕＡ７４１ｃ型でよく、これ
らのアンプの特性を示すデータはこの出願（米国出願）
と共に提出されている。

第５図及び第６図に示したタイマー６６は、Ｔｅｘａｓ
Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　Ｉｎｃ、製の５５５型でよく
、このタイマー６６の特性を示すデータはこの出願（米
国出願）と共に提出されている。

この種のタイマーが使用されるときには、入力信号はタ
イマー６６のトリガー（ピン２）に供給される。

第５図及び第６図に示したインピーダンス変換用変圧器
６８は上記ｒ　Ｍｏｔｏｒｏｌａ　ＲＦ　Ｄａｔａ　Ｍ
ａｎｕａｌ　Ｊの４頁１４５行目から１５４行目までに
、又はｒ　ＡＲＲＬ１９８５ハンドブック（第６２版）
」の３０頁２８行目の第４４図に記載されているような
公知技術に従って設計及び／又は選択される。

第５図及び第６図中の様々な抵抗器の抵抗値は以下に示
すとおりであるが、設計変更する場合にはこれらの値を
変更する必要があることは言うまでもない。

抵抗器に付した番号　　　　抵抗値（Ω）５８　　　’
　　　　　　　　５６００６１　　　　　　　　　　０
．０１コンデンサ７５．８０及び８１は０．００１　ＭＦｄの
容量を持つものでよい。

第４図、第５図及び第６図に関して言えば、負荷抵抗１
０又は６９に供給される電流は、場合にもよが、許容温
度Ｔ（第３図参照）によっては限定されない。

負荷抵抗１０又は６９に供給される電流は、第１図及び
第２図又は他の公知技術に於て許容される電流よりも遥
かに大きい。

負荷抵抗１０又は６９に非常に大きな冷却負荷がかかる
と、これらの要素には小さな冷却負荷の場合よりもさら
に長い時間だけ大電流が供給される。

例ｉば、冷却負荷が小さいときには、リレー１６及び１
７が閉じることにより、或いはタイマー６６に設定され
た休止時間が終了することによって電流が元に戻された
後、大電流が流され、強磁性体の負荷抵抗１０又は６９
を素早（、再加熱する。

じかし、もし冷却負荷が非常に大きいと、電流が流され
た後、強磁性体の負荷抵抗が加熱される時間は、小さな
冷却負荷がかかる場合よりも長くなる。

このようにして、本発明は、先行技術の代表例を示す第
３図のグラフ中の曲線Ｔ、Ｅ、Ｃ，Ｄを、有効キュリー
温度Ｃに於てＸ軸と平行な一本の実質上の直線とするも
のである。

上記の先行技術に対する本発明の他の有利な点は、広い
周波数領域にわたって作動することである。

例えば、第４図に示した装置は、電源装置１８が６０　
Ｈｚ或いはそれ以下の出力周波数を有するものであった
としても作動するのである。

そのような場合には、本発明は、第４図で示した限定部
２１により多（の熱量が供給されるという特徴を失うこ
ととなり、もし強磁性体片又は棒１０又は６９が小さい
ときには、限定部２１は他の部分よりもよけいに冷却さ
れる。

限定部２１により多くの熱量を供給するという特徴は、
電流の侵入深さを変化させるに足るほど周波数が十分に
高ければ、第４図、第５図及び第６図に示した本発明の
実施例総てに通用される。

然しなから、第５図及び第６図に関して言えば、限定部
２１が冷却されたときにより多くの熱量が供給され、そ
の部分の温度がキュリー転移温度を越えて上昇し透磁率
の変化に伴って電流の侵入深さが大きく変化するように
強磁性体の周波数及び大きさが設定される。

十分の数インチの厚さの薄板が、８〜２０　Ｍ　Ｈｚの
範囲でこの要求に合致する。

どのような周波数に対しても、強磁性体は上記の要求を
満たすためには、電流の侵入深さの数倍程度の薄いもの
でよい。

キュリー転移中の電流の侵入深さの変化は負荷抵抗６９
の抵抗値の変化をたらし、抵抗値の変化は電力の変化を
もたらし、電力の変化は検知され、制御のためのパラメ
ータとして利用される。

本発明は、薄板や棒材、或いは他の形状のものの温度を
一定に保つということが要求されるような最終用途には
どのようなものにも適用できる。

例えば、そのような用途としては、半田付けする場合に
半田付けされる装置が過熱しては困るようなものである
場合が挙げられる。

そのような場合、強磁性体１０又は６９は、半田付けさ
れる物体の全部又は一部を構成するか、又は半田付けさ
れる物体に接して設けられる。

強磁性体１０又は６９は、予め定められた一定の温度で
化学変化が確実に起るように、化学物質を加熱するよう
なヒータとして使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、高周波電流が直接に電気的接続により強磁性
体に供給される構成の先行技術の説明図である。第２図は、高周波電流が電磁誘導によって強磁性体に供
給される構成の先行技術の説明図である。第３図は、第１図及び第２図に示した装置の温度制御の
グラフである。第４図は、本発明の一実施例の説明図である。第５図は、本発明の他の一実施例の説明図である。第６図は、本発明の更に他の一実施例の説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）或る特定の温度に対する温度の上昇に対応して固
有の変化特性で変化するパラメータを有する材料より成
る部材を用意するステップと、長期間にわたって供給さ
れれば上記部材を上記或る特定温度より高い温度に加熱
するような十分に大きい電流を流すステップと、上記固有の変化特性に従うパラメータの変化を検知し、
その変化に対応して上記部材に流される電流を減少せし
めるか、或いは遮断するステップと、予め設定した時間の後に、上記部材に流される電流の大
きさを元に戻すステップと、から成り、上記部材を上記或る特定の温度に保つと共に、常に上記
部材の温度が上記特定の温度以上に上昇するのを妨げる
ような脈動電流が上記部材に供給されるように、上記パ
ラメータの変化を検知し電流を減少せしめるか、或いは
遮断するステップと、電流を元に戻すステップとを交互
に繰り返すことを特徴とする温度制御方法。
（２）或る特定の温度に対する温度の上昇に対応して固
有の変化特性で変化するパラメータを有する導電体と、もし継続して流されれば上記導電体を上記或る特定の温
度以上に加熱するような十分に大きい電流を上記部材に
供給する電力供給手段と、（ａ）上記固有の変化特性に従うパラメータの変化を検
知し、上記導電体の温度が上昇しているときに、上記パ
ラメータの変化の検知に対応して上記導電体に供給され
る電流を減少せしめるか、或いは遮断すること、及び（
ｂ）上記導電体に流れる電流の大きさを予め設定した休
止時間の後に元に戻すこと、を繰り返し、上記導電体の
温度を上記或る特定の温度に保持する脈動電流を供給す
る手段と、から成る温度制御装置。
（３）有効キュリー温度より低い温度では１より十分に
大きく、有効キュリー温度より高い温度では実質的に１
に等しい透磁率を有する強磁性体と、際限なく流し続け
られれば、上記強磁性体を有効キュリー温度より十分に
高い温度にまで加熱し、強磁性体にキュリー転移を起さ
せるような十分に大きい電流を上記強磁性体に供給する
電力供給手段と、上記キュリー転移を初期段階で検知し、上記強磁性体の
温度が上昇しているときに、上記キュリー転移の初期段
階の検知に対応して、上記強磁性体に流される電流を遮
断し、その後上記強磁性体に流される電流を元に戻す手
段と、から成る温度制御装置。
（４）上記電力供給手段が上記強磁性体と直列に直接接
続され、それによって上記強磁性体に上記交流電流を流
し、上記強磁性体の温度が有効キュリー温度より低いと
きには、電流が上記強磁性体の少なくとも一つの表面に
沿って集中し、有効キュリー温度に近付くと電流が上記
強磁性体の内部へ広がるように、また、もし上記強磁性
体の一部が上記強磁性体の他の一部よりもより多くの熱
を放散するときには、上記一部に流れる電流の侵入深さ
が減少し、上記強磁性体の一部が他の一部より多く発熱
するように、上記強磁性体の大きさに対応して上記電流
の周波数が定められている特許請求の範囲第３項記載の
温度制御装置。
（５）上記電圧供給手段が、上記強磁性体に上記交流電
流を誘導する手段より成り、上記強磁性体の温度が有効キュリー温度より低いときで
は、電流が上記強磁性体の少なくとも一つの表面に沿っ
て集中し、有効キュリー温度に近付くと電流が上記強磁
性体の内部へ広がるように、また、もし上記強磁性体の
一部が上記強磁性体の他の一部よりもより多くの熱を放
散するときには、上記一部に流れる電流の表面からの深
さが減少し、上記強磁性体の一部が他の一部より多くの
発熱するように、上記電流の周波数が上記強磁性体の大
きさとの関係に於て設定されている特許請求の範囲第３
項記載の温度制御装置。
（６）上記検知手段が、上記強磁性体を磁化すると共に
、上記強磁性体に生じる磁場の大きさを検知し、上記磁
場の減少に対応して、上記強磁性体に流される交流電流
を遮断する特許請求の範囲第３項記載の温度制御装置。
（７）上記検知手段が、上記強磁性体の温度が上昇して
上記強磁性体がキュリー転移の初期段階に移行したとき
に、上記交流電流の電力の変化を検知する手段より成る
特許請求の範囲第３項記載の温度制御装置。
（８）上記検知手段が、上記電力の変化を検出するため
に、上記強磁性体にかかる電圧の変化を検知する手段よ
り成る特許請求の範囲第７項記載の温度制御装置。
（９）上記検知手段が、上記電力の変化を検出するため
に、上記強磁性体に流れる電流の変化を検知する手段よ
り成る特許請求の範囲第７項記載の温度制御装置。
（１０）上記検知手段が、上記強磁性体に流れる電流が
上記検知手段によって遮断された後の予め設定された休
止期間が終了したときに、上記強磁性体に流れる電流を
元に戻す手段を含む特許請求の範囲第３項記載の温度制
御装置。
（１１）上記検知手段が、上記強磁性体の透磁率の増加
を検知し、上記強磁性体の透磁率の増加に対応して上記
強磁性体に流れる電流を元に戻す手段より成る特許請求
の範囲第３項記載の温度制御装置。
（１２）有効キュリー温度より低い温度では１よりかな
り大きく、有効キュリー温度より高い温度では実質的に
１に等しい透磁率を有する強磁性材料より成る部材を用
意するステップと、上記強磁性体がキュリー転移を起すような有効キュリー
温度より十分に高い温度にまで強磁性体を加熱するのに
十分な大きさの交流電流を上記強磁性体に流すステップ
と、上記キュリー転移を初期段階で検知し、キュリー転移の
初期段階が検知されたときに、上記強磁性体に流される
電流を遮断するステップと、上記強磁性体の温度が下降
し、その透磁率が大きく増加したとき、上記強磁性体に
流される電流を元に戻すステップと、から成る温度制御方法。
（１３）上記検知ステップが、上記強磁性体を電磁誘導
により磁化すると共に、上記強磁性体に生じる磁場の大
きさを検知し、それによって上記強磁性体がキュリー転
移の初期段階に移行したことを検出することから成る特
許請求の範囲第１２項記載の温度制御方法。
（１４）上記強磁性体の透磁率の増加が検知され、上記
透磁率の増加が検知されたときに上記強磁性体に流され
る電流が元に戻される特許請求の範囲第１２項記載の温
度制御方法。
（１５）有効キュリー温度より低い温度では１より十分
に大きく、有効キュリー温度より高い温度では実質的に
１に等しい透磁率を有する強磁性体と、上記強磁性体を
有効キュリー温度より十分に高い温度にまで加熱し、強
磁性体にキュリー転移を起させるような十分に大きい交
流電流を上記強磁性体に供給する電力供給手段と、上記キュリー転移を初期の段階で検知し、上記強磁性体
の温度が上昇しているときに、上記キュリー転移の初期
の段階の検知に対応して、上記強磁性体に流される交流
電流を遮断し、その後上記強磁性体に流される交流電流
を元に戻す手段と、から成る温度制御装置。
（１６）上記電力供給手段が、上記強磁性体に直列に直
接接続され、それによって上記強磁性体に上記交流電流
が流される特許請求の範囲第１５項記載の温度制御装置
。
（１７）上記電力供給手段が、上記強磁性体に上記交流
電流を誘導する手段より成る特許請求の範囲第１５項記
載の温度制御装置。
（１８）上記検知手段が、上記強磁性体を磁化すると共
に、上記強磁性体に発生する磁場の大きさを検知し、上
記磁場の増加に対応して上記強磁性体に流れる交流電流
を遮断する特許請求の範囲第１５項記載の温度制御装置
。
（１９）有効キュリー温度より低い温度では１よりかな
り大きく、有効キュリー温度より高い温度では実質的に
１に等しい透磁率を有する強磁性材料より成る部材を用
意するステップと、上記強磁性体がキュリー転移の初期に移行するような有
効キュリー温度より十分に高い温度にまで強磁性体を加
熱するのに十分な大きさの交流電流を上記強磁性体に流
すステップと、上記強磁性体中の磁束の変化を検知することにより上記
キュリー転移を初期段階で検知し、上記磁束が減少した
ときに強磁性体に流される電流を減少せしめるステップ
と、から成る温度制御方法。
（２０）上記電流が磁束の減少が検知されたときに遮断
される特許請求の範囲第１９項記載の温度制御方法。
（２１）有効キュリー温度より低い温度では１より十分
に大きく、有効キュリー温度より高い温度では実質的に
１に等しい透磁率を有する強磁性体と、上記強磁性体を
その有効キュリー温度より十分に高い温度にまで加熱し
、強磁性体にキュリー転移を起させるような十分に大き
い交流電流を上記強磁性体に供給する電力供給手段と、上記強磁性体の磁束の減少を検知することにより、上記
キュリー転移を初期段階で検知し、上記強磁性体の磁束
の減少の検知に対応して、上記強磁性体に流される交流
電流を減少せしめ、その後上記強磁性体に流される交流
電流を元に戻す手段と、から成る温度制御装置。
（２２）上記最後に記載した手段が上記磁束の減少に対
応して上記強磁性体に流れる電流を遮断する特許請求の
範囲第２１項記載の温度制御装置。
（２３）有効キュリー温度より低い温度では１よりかな
り大きく、有効キュリー温度より高い温度では実質的に
１に等しい透磁率を有する強磁性材料より成る部材を用
意するステップと、上記強磁性体がキュリー転移を起して消費電力が変化す
るような有効キュリー温度より十分に高い温度にまで強
磁性体を加熱するのに十分な大きさの交流電流を上記強
磁性体に流すステップと、上記強磁性体で消費される電
力の変化を検知することにより上記キュリー転移を初期
段階で検知し、上記電力が下降したときに強磁性体に流
される電流を減少せしめるステップと、上記強磁性体の温度が下降し、その透磁率が大きく増加
したとき、上記部材に流される電流を元に戻すステップ
と、から成り、上記交流電流の周波数と上記強磁性体の大きさが、強磁
性体の温度がキュリー温度を越えて上昇するときに、強
磁性体の交流電流に対する抵抗値が大きく減少するよう
に設定されている温度制御方法。
（２４）強磁性体で消費される電力の下降が検知された
ときに上記強磁性体に流れる電流が遮断される特許請求
の範囲第２３項記載の温度制御方法。
（２５）有効キュリー温度より低い温度では１より十分
に大きく、有効キュリー温度より高い温度では実質的に
１に等しい透磁率を有する強磁性体と、上記強磁性体を
その有効キュリー温度より十分に高い温度にまで加熱し
、強磁性体にキュリー転移を起させるような十分に大き
い交流電流を上記強磁性体に供給する電力供給手段と、上記キュリー転移を初期段階で検知し、上記強磁性体で
消費される電力の変化の検知に対応して、上記強磁性体
に流される交流電流を減少せしめ、その後上記強磁性体
に流される交流電流を元に戻す手段と、から成り、上記強磁性体に流される交流電流の周波数及び上記強磁
性体の大きさが、強磁性体の温度がキュリー温度を越え
て上昇するときに、強磁性体の交流電流に対する抵抗値
が大きく減少し、消費電力が変化するように定められて
いる温度制御装置。
（２６）上記キュリー転移を初期段階で検知し、強磁性
体で消費される電力の変化の検知に対応して、強磁性体
に流される交流電流を減少せしめ、その後上記交流電流
を元に戻す手段が、上記強磁性体で消費される電力の下
降が検知されたときに上記強磁性体に流れる電流を遮断
する手段より成る特許請求の範囲第２５項記載の温度制
御装置。
（２７）有効キュリー温度より低い温度では１よりかな
り大きく、有効キュリー温度より高い温度では実質的に
１に等しい透磁率を有する強磁性材料より成る部材を用
意するステップと、上記強磁性体がキュリー転移の初期段階に移行するよう
な十分に高い温度にまで強磁性体を加熱するため、長期
間にわたって供給されれば、有効キュリー温度よりかな
り高い温度に上記強磁性体を加熱するような十分に大き
い電流を流すステップと、上記キュリー転移を初期段階で検知し、キュリー転移の
初期段階が検知されたときに、上記強磁性体に流される
電流を減少せしめるステップと、上記強磁性体に流され
る電流を元に戻すステップと、から成り、上記キュリー転移を検知し電流を減少せしめるステップ
と電流を元に戻すステップとを交互に繰り返し、上記強
磁性体の温度を略有効キュリー温度に保つと共に、常に
上記強磁性体の温度が有効キュリー温度より大きく上昇
することを妨げるような脈動電流を供給することを特徴
とする温度制御方法。
（２８）上記電流が交流電流であり、上記強磁性体の温
度がキュリー転移温度にまで上昇したときに、強磁性体
を流れる交流電流の侵入深さが増加し、それによって上
記交流電流に対する強磁性体の有効抵抗値が下がるよう
に、上記交流電流の周波数が上記強磁性体の大きさ及び
透磁率との関係に於て設定され、上記検知ステップが、上記強磁性体に供給される交流電
流の電力の変化を検知し、それによって上記強磁性体の
温度が上昇している間にキュリー転移の初期段階を検知
し、そして上記強磁性体に供給する電力を減少せしめて
強磁性体に対するそれ以上の加熱を制限することより成
る特許請求の範囲第２７項記載の温度制御方法。
（２９）上記強磁性体に供給される電力が、電圧及び電
流のパラメータを含み、それらのうちの一つは上記強磁
性体の温度がキュリー転移温度と略同じか或いはそれよ
り低いときには他の一つより小さい変化率を有し、上記検知ステップが、上記パラメータの上記他の一つの
変化を検知し、それによってキュリー転移の初期段階を
検知し、その検知に対応して上記強磁性体に供給される
電力を減少せしめ、上記強磁性体の温度上昇を制限する
ことを含む特許請求の範囲第２８項記載の温度制御方法
。
（３０）電流の変化が電圧の変化よりも小さく、キュリ
ー転移の初期段階を検知するために、電圧の変化が検知
される特許請求の範囲第２９項記載の温度制御方法。
（３１）電圧の変化が電流の変化よりも小さく、キュリ
ー転移の初期段階を検知するために、電流の変化が検知
される特許請求の範囲第２９項記載の温度制御方法。
（３２）上記検知ステップが、上記強磁性体に誘導電流
を生ぜしめると共に、それによって発生する磁場を検知
し、この検知によって上記強磁性体のキュリー転移の初
期段階への移行を確かめる特許請求の範囲第２７項記載
の温度制御方法。
（３３）上記検知ステップが、上記強磁性体のキュリー
転移の初期段階への移行に対応して変化する電力の変化
を検出することより成る特許請求の範囲第２７項記載の
温度制御方法。
（３４）上記電流が遮断された後予め設定された休止期
間の終了時に元に戻される特許請求の範囲第２７項記載
の温度制御方法。
（３５）上記強磁性体の透磁率の増加が検知され、この
透磁率の増加が検知されたとき上記電流が元に戻される
特許請求の範囲第２７項記載の温度制御方法。