(57)【要約】【課題】熱処理炉の連続稼働時間を飛躍的に長くするとともに、漏電の危険性を低下させることのできる熱処理炉用のヒータ回路を提供する。【解決手段】ヒータ回路10を、n個のリレー12と（nは、2あるいは2よりも大きい整数）、各リレー12のそれぞれに電気的に接続されたn個のヒータ14と、熱処理炉30の内部温度に応じて、ヒータ稼働基準サイクルタイムAをn等分した時間をヒータ個別稼働サイクルタイムBとしたときにおける「ヒータ個別稼働サイクルタイムB×(n−１)」の時間内で、各ヒータ14が稼働するヒータ個別稼働時間Cを決定してヒータ個別稼働時間信号S3を出力する温度調節回路16と、ヒータ個別稼働時間信号S3を受け、各リレー12に対してヒータ個別稼働サイクルタイムBを空けて順にヒータ個別稼働時間Cだけヒータオン信号HSを出力するオン信号出力回路18とで構成することにより上記課題を解決することができる。【選択図】図１
2010086945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に対して互いに並列に接続されたｎ個のリレーと（ｎは、２あるいは２よりも大きい整数）、
前記各リレーのそれぞれに電気的に接続され、熱処理炉に配設されたｎ個のヒータと、
前記各ヒータが配設された熱処理炉の内部温度に応じて、ヒータ稼働基準サイクルタイムをｎ等分した時間をヒータ個別稼働サイクルタイムとしたときにおける「ヒータ個別稼働サイクルタイム×（ｎ−１）」の時間内で、前記各ヒータが稼働するヒータ個別稼働時間を決定し、ヒータ個別稼働時間信号を出力する温度調節回路と、
前記温度調節回路からの前記ヒータ個別稼働時間信号を受け、前記各リレーに対して前記ヒータ個別稼働サイクルタイムを空けて順に前記ヒータ個別稼働時間だけヒータオン信号を出力するオン信号出力回路とを有することを特徴とする熱処理炉用のヒータ回路。
【請求項２】
電源に対して互いに並列に接続されたｎ個のリレーと（ｎは、２あるいは２よりも大きい整数）、
前記各リレーのそれぞれに電気的に接続され、ｎ基の熱処理炉にそれぞれ配設されたｎ個のヒータと、
前記各ヒータが配設された各熱処理炉の内部温度に応じて、ヒータ稼働基準サイクルタイムをｎ等分した時間をヒータ個別稼働サイクルタイムとしたときにおける「ヒータ個別稼働サイクルタイム×（ｎ−１）」の時間内で、前記各ヒータが稼働するヒータ個別稼働時間を決定し、ヒータ個別稼働時間信号を出力するｎ個の温度調節回路と、
前記各温度調節回路からの前記ヒータ個別稼働時間信号を受け、前記各リレーに対して前記ヒータ個別稼働サイクルタイムを空けて順に前記ヒータ個別稼働時間だけヒータオン信号を出力するオン信号出力回路とを有することを特徴とする熱処理炉用のヒータ回路。
【請求項３】
前記ヒータ個別稼働時間は、前記ヒータ個別稼働サイクルタイム以内で決定されることを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理炉用のヒータ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱分解性ガスの熱分解処理等に用いられる熱処理炉用のヒータ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱分解性ガスの熱分解処理や鋼材の均熱処理等に用いられる熱処理炉では、熱源として装置構成が比較的簡単で、かつ、エネルギーの熱への変換効率に優れる電気式のヒータを備えるヒータ回路が使用されることが多い（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１のヒータ回路は、複数のヒータと、これら複数のヒータの配列を当該ヒータの抵抗変化に応じて直列から並列へ変換するヒータ配列変換装置とを備える点に特徴を有している。
【０００４】
このヒータ回路によれば、直列あるいは並列に配列されたすべてのヒータを同時に稼働あるいは停止させ、これらヒータの稼働／停止時間を調節することにより、熱処理炉の内部温度を所定の温度に設定することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−５５８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ヒータは、自身が発した熱によって高温となることから、ある程度の時間使用すると断線する。ヒータの断線が生じると、熱処理を継続することができないので、熱処理炉を停止させ、当該熱処理炉内の温度が冷めるのを待ってから断線が生じたヒータを交換しなければならず、ヒータの断線は、熱処理の効率を著しく低下させる原因となる。
【０００７】
これに対し、予備のヒータを設けておき、あるヒータが断線したら当該ヒータに代えて予備のヒータを使用することにより、熱処理炉の連続稼働時間を長くすることも考えられるが、このように予備のヒータを設けたとしても、その予備の数だけ熱処理炉の停止間隔が長くなるにすぎない（例えば、ｎ個の予備のヒータを設けた場合、熱処理炉の連続稼働時間は、「１本のヒータが断線する時間」×（１＋ｎ）である）。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みて開発されたものである。それゆえに本発明の主たる課題は、熱処理炉の連続稼働時間を飛躍的に長くすることのできる熱処理炉用のヒータ回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載した発明（図１〜図６）は、「電源２０に対して互いに並列に接続されたｎ個のリレー１２と（ｎは、２あるいは２よりも大きい整数）、
前記各リレー１２のそれぞれに電気的に接続され、熱処理炉３０に配設されたｎ個のヒータ１４と、
前記各ヒータ１４が配設された熱処理炉３０の内部温度に応じて、ヒータ稼働基準サイクルタイムＡをｎ等分した時間をヒータ個別稼働サイクルタイムＢとしたときにおける『ヒータ個別稼働サイクルタイムＢ×（ｎ−１）』の時間内で、前記各ヒータ１４が稼働するヒータ個別稼働時間Ｃを決定し、ヒータ個別稼働時間信号Ｓ３を出力する温度調節回路１６と、
前記温度調節回路１６からの前記ヒータ個別稼働時間信号Ｓ３を受け、前記各リレー１２に対して前記ヒータ個別稼働サイクルタイムＢを空けて順に前記ヒータ個別稼働時間Ｃだけヒータオン信号ＨＳを出力するオン信号出力回路１８とを有することを特徴とする熱処理炉用のヒータ回路１０」である。
【００１０】
このヒータ回路１０によれば、熱処理炉３０の内部温度に応じて温度調節回路１６から出力されるヒータ個別稼働時間信号Ｓ３（図３（ａ））に基づき、オン信号出力回路１８は、各リレー１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…に対し、ｎ個のヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…が１回ずつ順に稼働する１サイクルの時間であるヒータ稼働基準サイクルタイムＡをｎ等分したヒータ個別稼働サイクルタイムＢを空けて順にヒータ個別稼働時間Ｃだけヒータオン信号ＨＳを出力する（図３（ｂ）〜（ｄ））。
【００１１】
ヒータ個別稼働時間Ｃは、「ヒータ個別稼働サイクルタイムＢ×（ｎ−１）」の時間内で決定されるので、個々のリレー１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…に対してヒータ個別稼働サイクルタイムＢを空けて順にヒータオン信号を出力することにより、ヒータ稼働基準サイクルタイムＡ全体を通じてｎ個のヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…がすべて同時に稼働することはなく、ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…の稼働台数は、最大でも（ｎ−１）個となる（図３（ｅ））。すなわち、ヒータ１４の稼働率を低下（＝（ｎ−１）／ｎになる）させることができる。
【００１２】
ところで、ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…の稼働率とヒータ寿命との関係は、図５に示すように、ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…の稼働率が５０％になるとヒータ寿命は約４倍になり、稼働率が３０％になるとヒータ寿命は約７倍になる。したがって、複数のヒータを配設し、１のヒータをその寿命に到達するまで連続的に使用し、１のヒータが寿命に到達すると次のヒータをその寿命に到達するまで連続的に使用する…といった従来のヒータ回路に比べ、本発明のヒータ回路１０のように、ｎ個のヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…を熱処理炉３０に配設し、ヒータ稼働基準サイクルタイムＡ内で各ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…を順番に稼働させて個々のヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…の稼働率を低下させることで、熱処理炉の連続稼働時間を飛躍的に長くすることができる。
【００１３】
なお、ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…の個数は、例えば、単相ヒータであれば１つの単相ヒータ＝１個のヒータとしてカウントし、三相ヒータ（３つの単相ヒータが組み合わされたヒータ）であれば、１つの三相ヒータ（つまり、３つの単相ヒータ）を一組として１個のヒータとしてカウントする。
【００１４】
請求項２に記載した発明（図７、８、９）は、請求項１に記載のヒータ回路を複数の熱処理炉３０に適用したものであり、「電源２０に対して互いに並列に接続されたｎ個のリレー１２と（ｎは、２あるいは２よりも大きい整数）、
前記各リレー１２のそれぞれに電気的に接続され、ｎ基の熱処理炉３０にそれぞれ配設されたｎ個のヒータ１４と、
前記各ヒータ１４が配設された各熱処理炉３０の内部温度に応じて、ヒータ稼働基準サイクルタイムＡをｎ等分した時間をヒータ個別稼働サイクルタイムＢとしたときにおける『ヒータ個別稼働サイクルタイムＢ×（ｎ−１）』の時間内で、前記各ヒータ１４が稼働するヒータ個別稼働時間Ｃを決定し、ヒータ個別稼働時間信号Ｓ３を出力するｎ個の温度調節回路１６と、
前記各温度調節回路１６からの前記ヒータ個別稼働時間信号Ｓ３を受け、前記各リレー１２に対して前記ヒータ個別稼働サイクルタイムＢを空けて順に前記ヒータ個別稼働時間Ｃだけヒータオン信号ＨＳを出力するオン信号出力回路１８とを有することを特徴とする熱処理炉用のヒータ回路１０」である。
【００１５】
この発明では、請求項１に記載した発明と同様の作用効果を奏することができるのに加えて、さらにヒータ１４の長寿命化を図ることができる。すなわち、熱処理炉３０が１基だけの場合には、処理すべき熱分解性ガス等の流量が少ないときであっても、熱処理炉３０内の温度を維持するために本来であれば必要のないヒータ１４まで稼働させなければならない可能性があるものの、本発明のヒータ回路１０では、ヒータ１４は複数の熱処理炉３０に配設されていることから、熱分解性ガス等の流量が少ない場合には必要なだけの熱処理炉３０を請求項２のヒータ回路１０に従って稼働させ、それ以外の熱処理炉３０に配設したヒータ１４を停止させることができる。
【００１６】
なお、本発明では、請求項１に記載した発明と異なり、熱処理炉３０に配設されたヒータ１４への電源供給が一時的に止まって熱供給が停止することになるが、ヒータ個別稼働サイクルタイムＡを短く（例えば、１秒間）するとともに、熱容量の大きいヒータ１４を使用することにより、熱供給の停止時間中に熱処理炉３０自身の熱容量にも相俟って、当該熱処理炉３０内の温度が低下するのを回避することができる。
【００１７】
請求項３に記載した発明は、請求項１または請求項２に記載した熱処理炉用のヒータ回路１０に関し、「前記ヒータ個別稼働時間Ｃは、前記ヒータ個別稼働サイクルタイムＢ以内で決定される」ことを特徴とする。
【００１８】
この熱処理炉用のヒータ回路１０によれば、ヒータ個別稼働時間Ｃは、ヒータ個別稼働サイクルタイムＢ内で決定される（つまり、ヒータ個別稼働サイクルタイムＢよりも長くなることはない）ので、個々のリレー１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…に対してヒータ個別稼働サイクルタイムＢを空けて順にヒータオン信号を出力することにより、ヒータ稼働基準サイクルタイムＡにおいて各ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…を互いに重複することなく稼働させることができる（図６（ｅ））。
【００１９】
これにより、各ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…の稼働率がさらに低くなることから、各ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…の寿命がさらに延び、熱処理炉の連続稼働時間をさらに長くすることができるだけでなく、ヒータ回路１０には１つのヒータ１４を駆動するのに必要な電流だけが流れることになるので、ヒータ回路１０内におけるブレーカ２１や給電線Ｗの容量（太さ）を小さくできるとともに、ヒータ回路１０における漏電の危険性をさらに低下させることができるので、ヒータ回路１０のコストダウンおよび省スペース化を実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る熱処理炉用のヒータ回路によれば、熱処理炉の連続稼働時間を飛躍的に長くするとともに、漏電の危険性を低下させることのできる熱処理炉用のヒータ回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施例にかかる熱処理炉用のヒータ回路を示す図である。
【図２】温度調節回路を示す図である。
【図３】ヒータ個別稼働時間信号および矩形パルス波のタイミングを示すタイムチャートである。
【図４】第１実施例にかかるオン信号出力回路を示す図である。
【図５】ヒータの稼働率とヒータ寿命との関係を示すグラフである。
【図６】第１実施例の変形例にかかるヒータ個別稼働時間信号および矩形パルス波のタイミングを示すタイムチャートである。
【図７】第２実施例にかかる熱処理炉用のヒータ回路を示す図である。
【図８】第２実施例にかかるオン信号出力回路を示す図である。
【図９】第２実施例にかかるヒータ個別稼働時間信号および矩形パルス波のタイミングを示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための実施例について、ヒータ回路を利用した熱処理炉が１つのケースを第１実施例として、次に、熱処理炉が複数存在するケースを第２実施例として図面を用いて説明する。なお、第１実施例と第２実施例との間では、主として熱処理炉の数が相違するだけであることから、まず第１実施例について詳細に説明した後、第２実施例について、第１実施例との共通部分については、第１実施例の説明を援用してその説明を省略し、相違部分を中心に説明する。
【００２３】
（第１実施例）
図１は、第１実施例に係るヒータ回路１０の概略構成図である。ヒータ回路１０は、リレー１２、ヒータ１４、温度調節回路１６、オン信号出力回路１８、熱処理炉内温度測定器１９、およびこれらを互いに電気的に接続する給電線Ｗと信号線Ｌとで構成されている。
【００２４】
リレー１２は、交流電源２０（もちろん、直流電源でもよい）とヒータ１４とを電気的に接続する給電線Ｗに取り付けられ、該給電線Ｗの接続／切断を行うことによって、交流電源２０からの電力をヒータ１４に供給／停止する装置であり、ヒータ１４の数（本実施例では３つのヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃが用いられているが、もちろん、２つでも、４つ以上でもよい）と同じ数のリレー１２ａ、１２ｂ、１２ｃがそれぞれ対応するヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃに電気的に接続されている。また、各リレー１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、交流電源２０に対して互いに並列に接続されており、給電線Ｗの分岐位置Ｗ１と交流電源２０との間には、ブレーカ２１が取り付けられている。
【００２５】
本実施例では、リレー１２として、いわゆるソリッドステートリレー（以下、「ＳＳＲ」という）が使用されている。ＳＳＲとは、可動接点部分がないタイプのリレー（無接点リレー）であり、上述のように交流電源２０とヒータ１４とを接続する給電線Ｗの接続／切断を行う出力側回路２２と、後述する信号線Ｌを介して送られてくるヒータオン信号ＨＳを受けたときに出力側回路２２における給電線Ｗを接続状態とし、ヒータオン信号ＨＳを受けていないときは出力側回路２２における給電線Ｗを切断状態とする入力側回路２４とを有している。
【００２６】
出力側回路２２は、サイリスタ、トライアック、ダイオードあるいはトランジスタなどの半導体スイッチング素子を用いて給電線Ｗの接続／切断を行う回路であり、交流電源２０からの給電線が接続される入力側端子２５と、ヒータ１４への給電線が接続される出力側端子２６との間に設けられている。
【００２７】
一方、入力側回路２４は、フォトカプラと呼ばれる光半導体（図示せず）を有しており、ヒータオン信号ＨＳを受ける一対の端子２８、２９の間に設けられている。一対の端子２８、２９間にヒータオン信号ＨＳが入力されたときに上記光半導体から放射された光Ｋは、リレー１２の絶縁された内部空間を通って出力側回路２２の半導体スイッチング素子を導通状態にする。
【００２８】
なお、ＳＳＲに代えて、コイルに入力電圧を印加して電磁力を発生させ、この電磁力によって可動鉄片を動かすことにより給電線の接続／切断を行う電磁リレーをリレー１２に使用してもよいし、その他の方式のリレーを使用してもよいが、上述のようにＳＳＲを用いるのが好適である。なぜならば、ＳＳＲのような無接点リレーの方が、給電線Ｗの接続／切断を繰り返すことによる接点の消耗がなく、また、入力側回路２４が光Ｋを用いて出力側回路２２を制御するので、高速・高頻度の接続／切断に対応でき、またノイズの発生も少ない（動作音がない）といった利点を有しているからである。
【００２９】
ヒータ１４は、有蓋かつ有底円筒形状の熱処理炉３０内に配設されたシーズヒータであり（もちろん、他にカーボンヒータなど、電気エネルギーを熱エネルギーに変換できるものであればよい）、その上端には、給電線が接続される端子３１が設けられている。
【００３０】
なお、熱処理炉３０は、半導体製造装置から排出される熱分解性ガスを含む排ガスを処理するための熱分解炉や鋼の表面改質処理である浸炭処理や電気炉などといった、すべての熱処理炉を対象とすることができる。
【００３１】
温度調節回路１６は、図２に示すように、温度設定器３２と、比較器３４と、信号生成器３６とで構成されている。
【００３２】
温度設定器３２は、作業者によって入力された熱処理炉３０内の設定温度を記憶するとともに、当該設定温度を比較器３４に出力するものであり、作業者が設定温度を入力するためのキーボードおよびディスプレイあるいはタッチパネル等（図示せず）を備えている。
【００３３】
比較器３４は、温度設定器３２から出力された設定温度と、熱処理炉３０内の温度を測定する熱処理炉内温度測定器１９から出力された温度信号Ｓ５に基づく熱処理炉内温度とを比較し、設定温度が炉内温度よりも高い場合は、後述するヒータ個別稼働時間Ｃを増加させるヒータ個別稼働時間増加信号Ｓ１を出力し、逆に、設定温度が炉内温度よりも低い場合は、ヒータ個別稼働時間Ｃを減少させるヒータ個別稼働時間減少信号Ｓ２を出力するものである。
【００３４】
信号生成器３６は、後述するヒータ稼働基準サイクルタイムＡをヒータ１４の数ｎ（ｎは、２あるいは２よりも大きい整数であり、本実施例ではｎ＝３）で等分して得られた時間をヒータ個別稼働サイクルタイムＢとしたとき、「ヒータ個別稼働サイクルタイムＢ×（ｎ−１）」の時間内で、ヒータ１４ひとつ当たりのヒータ個別稼働時間Ｃを決定し、このヒータ個別稼働時間Ｃを示すヒータ個別稼働時間信号Ｓ３を出力する。
【００３５】
この点について図３を用いて詳述すると、ヒータ稼働基準サイクルタイムＡは、各ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃが１回ずつ順に稼働する１サイクルの時間をいい、この時間は予め設定されている（例えば、１秒間）。また、ヒータ個別稼働サイクルタイムＢは、このヒータ稼働基準サイクルタイムＡをヒータ１４の数ｎ（本実施例ではｎ＝３）で等分して得られた時間である。ヒータ１４の数ｎはヒータ回路１０を設計する段階ですでに判っていることから、ヒータ個別稼働サイクルタイムＢも予め設定される。そして、上述した比較器３４からのヒータ個別稼働時間増加信号Ｓ１あるいはヒータ個別稼働時間減少信号Ｓ２に基づき、信号生成器３６において「ヒータ個別稼働サイクルタイムＢ×（ｎ−１）」の時間内で、ヒータ個別稼働時間Ｃが決定される。
【００３６】
このように信号生成器３６で決定されたヒータ個別稼働時間Ｃは、図３（ａ）に示すように、各ヒータ稼働基準サイクルタイムＡにおける最初のヒータ個別稼働サイクルタイムＢにおいて、上述のように決定されたヒータ個別稼働時間Ｃの長さ分（図３（ａ）では、ヒータ個別稼働サイクルタイムＢ×１．５の長さに設定されている）の矩形パルス波形（後述するように、この矩形パルスがヒータオン信号ＨＳのトリガーとなる）を有するヒータ個別稼働時間信号Ｓ３としてオン信号出力回路１８に出力される。
【００３７】
オン信号出力回路１８は、図４に示すように、信号分配器３８と、遅延回路４０と、オン信号出力器４２とで構成されており、遅延回路４０およびオン信号出力器４２は、それぞれリレー１２の数ｎと同数設けられている。
【００３８】
信号分配器３８は、温度調節回路１６の信号生成器３６から出力されたヒータ個別稼働時間信号Ｓ３を個々の遅延回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃに分配するものである。
【００３９】
遅延回路４０は、信号分配器３８と対応するオン信号出力器４２とを互いに電気的に接続する信号線Ｌに取り付けられ、信号分配器３８から分配されたヒータ個別稼働時間信号Ｓ３を、後述のように、各遅延回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃ毎に個別に設定された時間だけ遅らせた後、オン信号出力器４２に出力する回路である。
【００４０】
オン信号出力器４２は、遅延回路４０を介して信号分配器３８からヒータ個別稼働時間信号Ｓ３を受け、そのヒータ個別稼働時間信号Ｓ３における矩形パルスと同じタイミングで、対応するリレー１２にヒータオン信号ＨＳを出力するものである。
【００４１】
熱処理炉内温度測定器１９（図１）は、熱処理炉３０内の温度を測定する熱電対１９ｘと、この熱電対１９ｘで測定された炉内温度を温度信号Ｓ５として温度調節回路１６へ送信する発信器１９ｙとを備えている。なお、熱処理炉３０内の温度を測定できるものであれば、熱電対に限られず、放射温度計その他の温度計を使用してもよい。
【００４２】
次に、このヒータ回路１０を用いて熱処理炉３０を稼働する手順について説明する。ヒータ回路１０の図示しないメインスイッチをオンにすると、熱処理炉内温度測定器１９は熱処理炉３０内の温度測定を開始し、測定された炉内温度は、温度信号Ｓ５として温度調節回路１６の比較器３４へ送られる。
【００４３】
温度信号Ｓ５を受けた比較器３４は、温度設定器３２に予め設定された設定温度と炉内温度とを比較し、設定温度が炉内温度よりも高ければヒータ個別稼働時間増加信号Ｓ１を出力し、逆に、低ければヒータ個別稼働時間減少信号Ｓ２を出力する。
【００４４】
比較器３４からのヒータ個別稼働時間増加信号Ｓ１あるいはヒータ個別稼働時間減少信号Ｓ２を受けた信号生成器３６は、当該信号に基づいて増加あるいは減少させたヒータ個別稼働時間Ｃを決定し、ヒータ個別稼働時間信号Ｓ３をオン信号出力回路１８の信号分配器３８に出力する。そして、ヒータ個別稼働時間信号Ｓ３を受けたオン信号出力回路１８の信号分配器３８は、各遅延回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃに当該ヒータ個別稼働時間信号Ｓ３を分配送信する。
【００４５】
ここで、ヒータ個別稼働時間信号Ｓ３は、各オン信号出力器４２ａ、４２ｂ、４２ｃに至る前に、各遅延回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃを通過することになるが、各遅延回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃの遅延時間に関し、予め、遅延回路４０ａの遅延時間をゼロ、遅延回路４０ｂの遅延時間をヒータ個別稼働サイクルタイムＢ×１、そして遅延回路４０ｃの遅延時間をヒータ個別稼働サイクルタイムＢ×２といったようにそれぞれ設定しておく。
【００４６】
このように設定すれば、オン信号出力器４２ａに向けて分配されたヒータ個別稼働時間信号Ｓ３ａの矩形パルス波は、遅延することなく即座にオン信号出力器４２ａに到達し、オン信号出力器４２ａは、この矩形パルス波のタイミングでヒータオン信号ＨＳを出力する（図３（ｂ））。オン信号出力器４２ａからのヒータオン信号ＨＳを端子２８、２９に受けたリレー１２ａの入力側回路２４ａは、出力側回路２２ａを導通状態にするので、交流電源２０からの電力がリレー１２ａを介してヒータ１４ａに供給されてヒータ１４ａが発熱することになる。
【００４７】
この間、他のオン信号出力器４２ｂ、４２ｃに対するヒータ個別稼働時間信号Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃは遅延回路４０ｂ、４０ｃで遅延されており、未だ矩形パルスのタイミングには至っていないことから、オン信号出力器４２ｂ、４２ｃは、リレー１２ｂ、１２ｃに対してヒータオン信号ＨＳを出力せず、リレー１２ｂ、１２ｃは給電線Ｗの切断状態を維持しており、ヒータ１４ｂ、１４ｃには電力が供給されていない。
【００４８】
オン信号出力器４２ａにヒータ個別稼働時間信号Ｓ３ａが到達してからヒータ個別稼働時間Ｃが経過すると、当該オン信号出力器４２ａは、リレー１２ａに対するオン信号の出力を停止する。この結果、リレー１２ａは給電線を切断することになり、ヒータ１４ａは停止する。
【００４９】
そして、オン信号出力器４２ａにヒータ個別稼働時間信号Ｓ３ａが到達してからヒータ個別稼働サイクルタイムＢが経過すると、遅延回路４０ｂによって遅延されていたヒータ個別稼働時間信号Ｓ３ｂを受けたオン信号出力器４２ｂにおいて矩形パルスのタイミングが到達する（図３（ｃ））。すると今度は、ヒータ１４ｂに交流電源２０からの電力が供給され、ヒータ１４ｂが発熱する。その後、ヒータ個別稼働時間Ｃが経過すると、上述のように、ヒータ１４ｂは停止する。
【００５０】
さらに、オン信号出力器４２ｂに矩形パルスのタイミングが到達してからヒータ個別稼働サイクルタイムＢが経過すると（図３（ｄ））、同様にヒータ１４ｃに交流電源２０からの電力が供給されてヒータ１４ｃが発熱し、その後、ヒータ個別稼働時間Ｃが経過するとヒータ１４ｃは停止する。
【００５１】
以上より、少なくとも１台のヒータ１４が停止することになり、ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの稼働数は、常に１台あるいは２台となる（図３（ｅ））。また、ヒータ稼働基準サイクルタイムＡにおける各ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの稼働率は５０％となる。
【００５２】
オン信号出力器４２ｃに矩形パルスのタイミングが到達してからヒータ個別稼働サイクルタイムＢが経過するとヒータ稼働基準サイクルタイムＡが終了し、次のヒータ稼働基準サイクルタイムＡが開始する。次のヒータ稼働基準サイクルタイムＡが開始すると、再び、上述したように、まずヒータ１４ａが発熱することになる。
【００５３】
熱処理炉３０の内部温度が設定温度よりも低い場合、温度調節回路１６は、ヒータ個別稼働サイクルタイムＢ×（ｎ−１）以内でヒータ個別稼働時間Ｃを延長するように作動する。この結果、オン信号出力回路１８から各リレー１２ａ、１２ｂ、１２ｃに対して出力されるヒータオン信号ＨＳの出力時間（＝ヒータ個別稼働時間Ｃ）が長くなる（ヒータ１４が１台だけ稼働している時間が短く、ヒータ１４が２台稼働している時間が長くなる）ことから、各ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの稼働時間が長くなってヒータ稼働基準サイクルタイムＡ当たりに熱処理炉３０に与えられる熱量が増加することにより、熱処理炉３０の内部温度は、設定温度に向けて上昇する。
【００５４】
逆に、熱処理炉３０の内部温度が目的の値よりも高い場合、温度調節回路１６は、各ヒータ個別稼働時間Ｃを短縮するように作動する。この結果、オン信号出力回路１８から各リレー１２ａ、１２ｂ、１２ｃに対して出力されるヒータオン信号ＨＳの出力時間（＝ヒータ個別稼働時間Ｃ）は短くなるので、各ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの稼働時間が短くなり、ヒータ稼働基準サイクルタイムＡ当たりに熱処理炉３０に与えられる熱量が減少することにより、熱処理炉３０の内部温度は、設定温度に向けて低下する。
【００５５】
このヒータ回路１０によれば、熱処理炉３０の内部温度に応じて温度調節回路１６から出力されるヒータ個別稼働時間信号Ｓ３（図３（ａ））に基づき、オン信号出力回路１８は、各リレー１２ａ、１２ｂ、１２ｃに対し、３個のヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃが１回ずつ順に稼働する１サイクルの時間であるヒータ稼働基準サイクルタイムＡを３等分したヒータ個別稼働サイクルタイムＢを空けて順にヒータ個別稼働時間Ｃだけヒータオン信号ＨＳを出力する（図３（ｂ）〜（ｄ））が、ヒータ個別稼働時間Ｃは、「ヒータ個別稼働サイクルタイムＢ×（ｎ−１）」の時間内で決定されるので、個々のリレー１２ａ、１２ｂ、１２ｃに対してヒータ個別稼働サイクルタイムＢを空けて順にヒータオン信号を出力することにより、ヒータ稼働基準サイクルタイムＡ全体を通じて３個のヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃがすべて同時に稼働することはなく、ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの稼働台数は、最大でも（ｎ−１）＝２個となる（図３（ｅ））。すなわち、このヒータ回路１０によれば、ヒータ１４の稼働率を低下させることができる（本実施例では、ヒータ個別稼働時間Ｃをヒータ個別稼働サイクルタイムＢ×１．５の長さに設定していることから、ヒータ稼働率は５０％となる。なお、本実施例における稼働率の最大値は、ヒータ個別稼働時間Ｃをヒータ個別稼働サイクルタイムＢ×（３−１）としたときにおける約６６％である）。
【００５６】
ところで、ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…の稼働率とヒータ寿命との関係は、図５に示すように、ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…の稼働率が５０％になるとヒータ寿命は約４倍になり、稼働率が３０％になるとヒータ寿命は約７倍になる。
【００５７】
したがって、３個のヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃを熱処理炉３０に配設し、ヒータ稼働基準サイクルタイムＡ内で各ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃを順番に稼働させて個々のヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの稼働率を低下させることで、熱処理炉の連続稼働時間を飛躍的に長くすることができる。
【００５８】
なお、図６に示すように、ヒータ個別稼働時間Ｃは、ヒータ個別稼働サイクルタイムＢ以内で決定することが好適である。ヒータ個別稼働時間Ｃをヒータ個別稼働サイクルタイムＢ内で決定する（つまり、ヒータ個別稼働時間Ｃは、ヒータ個別稼働サイクルタイムＢよりも長くならない）ことにより（図６（ａ））、個々のリレー１２ａ、１２ｂ、１２ｃに対してヒータ個別稼働サイクルタイムＢを空けて順にヒータオン信号を出力したとき（図６（ｂ）〜（ｄ））、ヒータ稼働基準サイクルタイムＡにおいて各ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃを互いに重複することなく稼働させることができるからである（図６（ｅ））。
【００５９】
これにより、各ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの稼働率がさらに低くなることから、各ヒータ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの寿命がさらに延び、熱処理炉３０の連続稼働時間をさらに長くすることができるだけでなく、ヒータ回路１０には１つのヒータ１４を駆動するのに必要な電流だけが流れることになるので、ヒータ回路１０内におけるブレーカ２１や給電線Ｗの容量（太さ）を小さくできるとともに、ヒータ回路１０における漏電の危険性を低下させることができ、ヒータ回路１０のコストダウンおよび省スペース化を実現することができる。
【００６０】
（第２実施例）
第２実施例に係るヒータ回路１０も、図７に示すように、第１実施例と同様、リレー１２、ヒータ１４、温度調節回路１６、オン信号出力回路１８、熱処理炉内温度測定器１９、およびこれらを互いに電気的に接続する給電線Ｗと信号線Ｌとで構成されている。前述のように、第１実施例ではヒータ回路１０が１つの熱処理炉３０に適用されているのに対し、この第２実施例ではヒータ回路１０が複数の熱処理炉３０に適用されている点で相違しているだけであることから、共通部分については第１実施例の説明を援用し、相違する部分を中心に説明する。
【００６１】
本実施例では、３本のヒータ１４ｄ、１４ｅ、１４ｆが３つの熱処理炉３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ内にそれぞれ配設されており、各熱処理炉３０ｄ、３０ｅ、３０ｆには、熱処理炉内の温度を測定する熱処理炉内温度測定器１９ｄ、１９ｅ、１９ｆが取り付けられている。
【００６２】
また、熱処理炉３０ｄ、３０ｅ、３０ｆの数に応じて、３つの温度調節回路１６ｄ、１６ｅ、１６ｆが設けられている。
【００６３】
オン信号出力回路１８の信号分配器３８は、図８に示すように、信号線Ｌｄ、Ｌｅ、Ｌｆで各温度調節回路１６ｄ、１６ｅ、１６ｆと電気的に接続されており、各温度調節回路１６ｄ、１６ｅ、１６ｆから出力されたヒータ個別稼働時間信号Ｓ３ｘ、Ｓ３ｙ、Ｓ３ｚを対応する遅延回路４０ｄ、４０ｅ、４０ｆに分配するようになっている（なお、本実施例の場合、信号分配器３８はヒータ個別稼働時間信号Ｓ３ｄ、Ｓ３ｅ、Ｓ３ｆをそれぞれ対応する遅延回路４０ｄ、４０ｅ、４０ｆに出力しているだけであるから、この信号分配器３８を削除して信号線Ｌｄ、Ｌｅ、Ｌｆをそれぞれ直接遅延回路４０ｄ、４０ｅ、４０ｆに接続してもよい。）。
【００６４】
第２実施例のヒータ回路１０を用いて３つの熱処理炉３０ｄ、３０ｅ、３０ｆを稼働する手順について簡単に説明する（図７、８参照）。ヒータ回路１０の図示しないメインスイッチをオンにすると、各熱処理炉内温度測定器１９ｄ、１９ｅ、１９ｆは対応する熱処理炉３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ内の温度測定を開始し、測定された炉内温度は、温度信号Ｓ５ｄ、Ｓ５ｅ、Ｓ５ｆとして対応する温度調節回路１６ｄ、１６ｅ、１６ｆへ送られる。
【００６５】
各熱処理炉内温度測定器１９ｄ、１９ｅ、１９ｆからの温度信号Ｓ５ｄ、Ｓ５ｅ、Ｓ５ｆを受けた各温度調節回路１６ｄ、１６ｅ、１６ｆは、予め設定された設定温度と当該温度信号Ｓ５ｄ、Ｓ５ｅ、Ｓ５ｆによる熱処理炉内温度とに基づいて、対応するヒータ１４ｄ、１４ｅ、１４ｆのヒータ個別稼働時間Ｃｄ、Ｃｅ、Ｃｆを示すヒータ個別稼働時間信号Ｓ３ｘ、Ｓ３ｙ、Ｓ３ｚを出力する（図９参照）。したがって、各熱処理炉３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ内の温度が互いに異なれば、ヒータ個別稼働時間Ｃｄ、Ｃｅ、Ｃｆも当然に異なることになるが、上述のように、これらの稼働時間は「ヒータ個別稼働サイクルタイムＢ×（ｎ−１）」の時間内で設定される。
【００６６】
温度調節回路１６ｄ、１６ｅ、１６ｆから出力されたヒータ個別稼働時間信号Ｓ３ｘ、Ｓ３ｙ、Ｓ３ｚは、対応する信号線Ｌｄ、Ｌｅ、Ｌｆを介して信号分配器３８に導かれ、当該信号分配器３８によって対応する遅延回路４０ｄ、４０ｅ、４０ｆに分配され、然る後、各遅延回路４０ｄ、４０ｅ、４０ｆで設定された時間だけヒータ個別稼働時間信号Ｓ３ｘ、Ｓ３ｙ、Ｓ３ｚを遅延させて（遅延後のヒータ個別稼働時間信号をそれぞれＳ３ｄ、Ｓ３ｅ、Ｓ３ｆという。）各リレー１２ｄ、１２ｅ、１２ｆに送る。
【００６７】
遅延回路４０ｄ、４０ｅ、４０ｆでは、第１実施例の場合と同様に、予め遅延回路４０ｄの遅延時間をゼロ、遅延回路４０ｅの遅延時間をヒータ個別稼働サイクルタイムＢ×１、そして遅延回路４０ｆの遅延時間をヒータ個別稼働サイクルタイムＢ×２に設定されている。
【００６８】
このように設定すれば、第１実施例で詳細に説明したように、３台のヒータ１４ｄ、１４ｅ、１４ｆの内、少なくとも１台が停止することになり、ヒータ１４ｄ、１４ｅ、１４ｆの稼働数は常に１台あるいは２台となることから、電源２０からブレーカ２１を流れる電流のピーク値が低下し、この結果、ヒータ回路１０における漏電の危険性をさらに低下させることができる。
【００６９】
また、処理すべき熱分解性ガス等の流量が少ない場合には、その流量に応じて稼働させる熱処理炉３０の台数を低減することができる（その場合、各熱処理炉３０における熱分解ガス等導入用配管にバルブが設けられることになる。）。これにより、熱処理炉３０が１基だけの場合と比較して、１基当たりの処理流量が大幅に変動するのを回避して、より均質な熱処理を行うことができるとともに、非稼働熱処理炉３０に配設したヒータ１４を停止させることによって、ヒータ１４の長寿命化を図ることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０…ヒータ回路
１２…リレー
１４…ヒータ
１６…温度調節回路
１８…オン信号出力回路
１９…熱処理炉内温度測定器
２０…電源（交流電源）
２１…ブレーカ
２２…出力側回路
２４…入力側回路
２５…（出力側回路の）入力側端子
２６…（出力側回路の）出力側端子
２８…（入力側回路の）端子
２９…（入力側回路の）端子
３０…熱処理炉
３１…（ヒータの）端子
３２…温度設定器
３４…比較器
３６…信号生成器
３８…信号分配器
４０…遅延回路
４２…オン信号出力器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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