(57)【要約】【課題】  炉内の温度制御性能の精度を向上させ、加熱される対象物の品質向上、また品質安定に寄与することができるようにする。【解決手段】  この発明の加熱炉１は、炉内温度と目標温度との差が所定温度以上の場合、熱電対温度計２５で検出した炉内温度に基づいて温度制御を行い、炉内温度と目標温度との差が所定温度以内の場合、白金シース型抵抗温度計２４で検出した炉内温度に基づいて温度制御を行うようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体に電力を供給して炉内を加熱する加熱炉において、
炉内の温度を検出する白金シース型抵抗温度計と、
上記白金シース型抵抗温度計で検出した炉内温度に基づいて発熱体への供給電力を制御し炉内温度を目標温度に保持する温度制御部と、
を備えることを特徴とする加熱炉。
【請求項２】
炉内の温度を検出する熱電対温度計を備え、
上記温度制御部は、炉内温度と目標温度との差が所定温度以上の場合、熱電対温度計で検出した炉内温度に基づいて発熱体への供給電力を制御し、炉内温度と目標温度との差が所定温度以内の場合、白金シース型抵抗温度計で検出した炉内温度に基づいて発熱体への供給電力を制御する、請求項１に記載の加熱炉。
【請求項３】
上記所定温度は数℃〜数十℃である、請求項２に記載の加熱炉。
【請求項４】
上記白金シース型抵抗温度計で検出した炉内温度に基づく炉内温度制御は、０．００１℃の温度制御性能を有する、請求項１から３の何れか１項に記載の加熱炉。
【請求項５】
上記白金シース型抵抗温度計は、感温白金線を支持する高純度のアルミナ多孔管と、該アルミナ多孔管の外周を覆う白金シースと、を備える、請求項１から４の何れか１項に記載の加熱炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱体に電力を供給して炉内を加熱する加熱炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高温での温度測定の必要性は、産業の現場や学術研究において日々高まっている。そして、従来の技術では，数１００℃から１２００℃の温度域で、加熱炉の温度制御性能は０．０５℃〜１℃であった。
【０００３】
しかし、加熱される対象物に対する品質の向上や安定といった観点から、炉内の温度制御性能は、より一層の精度向上が要求されており、上記の０．０５℃〜１℃という温度制御性能では、その要求に十分に応えているとは言えないのが現状であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は上記に鑑み提案されたもので、炉内の温度制御性能の精度を向上させ、加熱される対象物の品質向上、また品質安定に寄与することができる加熱炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、発熱体に電力を供給して炉内を加熱する加熱炉において、炉内の温度を検出する白金シース型抵抗温度計と、上記白金シース型抵抗温度計で検出した炉内温度に基づいて発熱体への供給電力を制御し炉内温度を目標温度に保持する温度制御部と、を備えることを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明の構成に加えて、炉内の温度を検出する熱電対温度計を備え、上記温度制御部は、炉内温度と目標温度との差が所定温度以上の場合、熱電対温度計で検出した炉内温度に基づいて発熱体への供給電力を制御し、炉内温度と目標温度との差が所定温度以内の場合、白金シース型抵抗温度計で検出した炉内温度に基づいて発熱体への供給電力を制御する、ことを特徴としている。
【０００７】
また、請求項３に記載の発明は、上記した請求項２に記載の発明の構成に加えて、上記所定温度は数℃〜数十℃である、ことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明は、上記した請求項１から３の何れかに記載の発明の構成に加えて、上記白金シース型抵抗温度計で検出した炉内温度に基づく炉内温度制御は、０．００１℃の温度制御性能を有する、ことを特徴としている。
【０００９】
さらに、請求項５に記載の発明は、上記した請求項１から４の何れかに記載の発明の構成に加えて、上記白金シース型抵抗温度計は、感温白金線を支持する高純度のアルミナ多孔管と、該アルミナ多孔管の外周を覆う白金シースと、を備える、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
この発明では、炉内の温度制御を白金シース型抵抗温度計を用いて検出した温度に基づいて炉内の温度制御を行うようにしたので、数１００℃から１２００℃での温度の制御性能を、０．００１℃の高精度なものとすることができ、加熱される対象物の品質向上、また品質安定に寄与することができる。
【００１１】
また、炉内温度と目標温度との差が所定温度以上の場合、熱電対温度計で検出した炉内温度に基づいて温度制御を行い、炉内温度と目標温度との差が所定温度以内の場合、白金シース型抵抗温度計で検出した炉内温度に基づいて温度制御を行うようにしたので、温度の制御性能が高精度に要求される温度領域にのみ白金シース型抵抗温度計を用いることとなり、炉内温度を目標温度に制御するまでの工程を円滑にかつ適切なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下にこの発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１はこの発明の加熱炉の全体構成を示す図である。この発明の加熱炉１は、炉本体２と温度制御部３と電源部４とから構成されている。
【００１４】
炉本体２は、耐熱性セラミック材からなる周壁２１と、その周壁２１の内周側に配されているヒートパイプ２２と、さらに内周側に配されている均熱ブロック２３とを備え、周壁２１とヒートパイプ２２との間にヒータ（発熱体）２９が配置されている。ヒータ２９の熱は、ヒートパイプ２２を通して均熱ブロック２３に伝達される。そして、ヒータ２９に近接させて、白金シース型抵抗温度計２４と熱電対温度計２５とを備え、それぞれヒータ２９の温度を検出している。
【００１５】
上記の白金シース型抵抗温度計２４は、例えば直径が１．８ｍｍ、長さが６００ｍｍ程度の柱状のものであり、その先端の感温部２４０は、図２に示すように、高純度のアルミナ多孔管２４１で、外周の感温白金線２４２と中央の４端子白金リード線２４３とを支持する構造を有している。そして、アルミナ多孔管２４１の外周には、鞘状に白金シース２４４が配置され、さらに外周側にはアルミナガイドチューブ２４５で覆われている。白金シース２４４は、感温白金線２４２と４端子白金リード線２４３とを覆ってそれらが周囲のガスで汚染されるのを防止している。
【００１６】
電源部４は、温度制御部３からの指令に従って炉本体２のヒータ２９に直流電源を供給し、炉内を加熱している。
【００１７】
温度制御部３は、精密制御部３１と粗制御部３２と切り替え部３３とを有している。精密制御部３１は、白金シース型抵抗温度計２４の抵抗値を検出する抵抗検出器３１１と、その抵抗検出器３１１の検出信号に基づいてＰＩＤ制御を行い、炉内温度を目標温度に制御する指令信号を出力する抵抗温度計用コントローラ３１２とを備えている。また、粗制御部３２は、熱電対温度計２５の検出信号に基づいて、炉内温度を目標温度に制御する指令信号を出力する熱電対用コントローラ３２１を備えている。
【００１８】
切り替え部３３は、抵抗温度計用コントローラ３１２と熱電対用コントローラ３２１との少なくとも一方からの炉内温度情報に基づいて、精密制御部３１と粗制御部３２との切り替えを行っている。すなわち、炉内温度と目標温度との差が所定温度（例えば数℃〜数十℃）以上の場合、粗制御部３２と電源部４とを接続して、熱電対温度計２５で検出した炉内温度に基づく粗制御が行われるようにし、炉内温度と目標温度との差が所定温度以内の場合、接続を精密制御部３１と電源部４との接続に切り替えて、白金シース型抵抗温度計２４で検出した炉内温度に基づく精密制御が行われるようにする。
【００１９】
この発明では、白金シース型抵抗温度計２４を用いて温度制御を行っている。この白金シース型抵抗温度計２４は感温部２４０を白金シース２４４で覆っているので、感温部２４０が周囲のガスで汚染されるのを防止することができ、５００℃から１２００℃の温度域で０．００１℃の分解能を実現している。したがって、本発明では、この温度分解能を用いてヒータ温度を０．００１℃の精度で精密に制御することができる。
【００２０】
図３は本発明の加熱炉の制御性能を示す図である。図中の時間０分において、炉本体２の目標温度を９６６．２９３℃から０．０１℃変えて、９６６．３０３℃とした時の均熱ブロック２３内の温度の応答を示している。従来技術では、不可能であった精密な温度操作が可能になることを示している。
【００２１】
図４、図５は熱電対を用いた場合の制御と白金シース型抵抗温度計を用いた場合の制御の比較結果を示す図である。これらの図のように、白金シース型抵抗温度計を用いた場合では、１００倍程度精密な温度制御を行うことができる。
【００２２】
上記したように、この発明では、炉内の温度制御を白金シース型抵抗温度計２４を用いて検出した温度に基づいて炉内の温度制御を行うようにしたので、数１００℃から１２００℃での温度の制御性能を、０．００１℃の高精度なものとすることができ、加熱される対象物の品質向上、また品質安定に寄与することができる。
【００２３】
また、炉内温度と目標温度との差が所定温度以上の場合、熱電対温度計２５で検出した炉内温度に基づいて温度制御を行い、炉内温度と目標温度との差が所定温度以内の場合、白金シース型抵抗温度計２４で検出した炉内温度に基づいて温度制御を行うようにしたので、温度の制御性能が高精度に要求される温度領域にのみ白金シース型抵抗温度計２４を用いることとなり、炉内温度を目標温度に制御するまでの工程を円滑にかつ適切なものとすることができる。
【００２４】
なお、上記実施形態の加熱炉１は本発明の一例であり、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、均熱ブロック２３は温度均一性が必要な場合に設置されるものであり、均一性がそれ程重要でない場合、あるいは、熱放射加熱による場合は用いなくともよい。また、熱電対による粗制御を併用するようにしたが、必ずしも粗制御を導入する必要もない。また電源部４に直流電源を用いるようにしたが、交流電源を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の加熱炉の全体構成を示す図である。
【図２】白金シース型抵抗温度計の構成を示す図である。
【図３】本発明の加熱炉の制御性能を示す図である。
【図４】熱電対を用いた場合の制御と白金シース型抵抗温度計を用いた場合の制御の比較結果を示す図である。
【図５】熱電対を用いた場合の制御と白金シース型抵抗温度計を用いた場合の制御の比較結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  加熱炉
２  炉本体
３  温度制御部
４  電源部
２１  周壁
２２  ヒートパイプ
２３  均熱ブロック
２４  白金シース型抵抗温度計
２５  熱電対温度計
２９  ヒータ
３１  精密制御部
３２  粗制御部
３３  切り替え部
２４０  感温部
２４１  アルミナ多孔管
２４２  感温白金線
２４３  ４端子白金リード線
２４４  白金シース
２４５  アルミナガイドチューブ
３１１  抵抗検出器
３１２  抵抗温度計用コントローラ
３２１  熱電対用コントローラ
【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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