(57)【要約】【課題】正確に温度制御を行うことができる焼成炉を得る。【解決手段】炉内温度測定用熱電対１０３にて測定した炉内温度と被処理体測定用熱電対１０４で測定した被処理体温度の所定温度幅ごと又は所定時間幅ごとの温度差を求めて補正テーブルを生成し、次回以降で材質や大きさ、炉内１０２への投入量が同じ被処理体１０５の焼成時には、生成済みの補正テーブルを使用して炉内温度測定用熱電対１０３にて測定した炉内温度を補正し、補正した炉内温度に基づいて被処理体１０５の焼成時における温度制御を行う。これにより、マイクロ波による加熱を行っても、炉内温度にて正確に被処理体の温度制御を行うことができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内温度を測定する第１の温度測定手段と、
炉内の被処理体の温度を測定する第２の温度測定手段と、
前記被処理体の焼成時に前記第１の温度測定手段にて測定された炉内温度と前記第２の温度測定手段により測定された被処理体温度の所定温度幅ごと又は所定時間幅ごとの温度差を求めて補正テーブルを生成する補正テーブル生成手段と、
前記補正テーブル生成手段で生成された補正テーブルを記憶する記憶手段と、
前記第１の温度測定手段にて測定された炉内温度を前記記憶手段に記憶されている補正テーブルで補正する補正手段と、
前記補正手段にて補正された炉内温度で前記被処理体の焼成における温度制御を行う制御手段と、
を備える焼成炉。
【請求項２】
前記補正手段にて補正された炉内温度を表示する表示手段を備える請求項１に記載の焼成炉。
【請求項３】
前記記憶手段は、前記被処理体の材質や大きさ、炉内に投入する量に応じて前記補正テーブル生成手段にて生成された複数の補正テーブルを記憶し、
前記補正手段は、焼成する前記被処理体の材質や大きさ、炉内に投入する量に応じて選択した補正テーブルを前記記憶手段から読み出し、読み出した補正テーブルで前記第１の温度測定手段にて測定された炉内温度を補正する請求項１又は２に記載の焼成炉。
【請求項４】
前記補正テーブル生成手段で生成された補正テーブルを出力する出力手段を備える請求項１から３のいずれかに記載の焼成炉。
【請求項５】
前記炉内温度と前記被処理体温度とに基づいて補正された炉内温度を受信する受信手段を備え、
前記制御手段は、受信した炉内温度で前記被処理体の焼成における温度制御を行う請求項４に記載の焼成炉。
【請求項６】
被処理体の焼成における温度制御を炉内温度に基づいて行う焼成炉であって、
前記被処理体の温度を測定する温度測定手段と、
前記温度測定手段で測定された被処理体温度を加味した炉内温度で前記被処理体の焼成における温度制御を行う制御手段と、
を備える焼成炉。
【請求項７】
マイクロ波を使用して前記被処理体を焼成する請求項１ないし６のいずれか一項に記載の焼成炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陶磁器材料やファインセラミックス材料などで形成された被処理体を焼成して焼成体を製造する焼成炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、陶磁器材料やファインセラミックス材料などで形成された被処理体を焼成する焼成炉においては、被処理体の温度を高精度で測定する測定手段として放射温度計が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この放射温度計は、焼成炉の外部からの計測が可能であり、高温炉における温度計測に好適である。しかし、このような放射温度計は被処理体からの放射エネルギーを検知して温度を測定するものであり、検知した放射エネルギーの値を温度値に変換するために多種の装置を必要とするため極めて高価なものである。そこで、安価な温度測定手段として、高温にも対応できるような熱電対が一般的に使用されている。特に、高温に加熱される高温炉内の温度を測定するための熱電対は、高温環境下及び炉内雰囲気による汚染などから保護することを目的とした保護管付きの熱電対（例えば、特許文献２参照）が使用されている。
【０００３】
また、被処理体を焼成するための熱源としては、上記特許文献１では直線筒状のダブルエンド型ランプを使用しており、上記特許文献２では加熱ヒータを使用している。また、被処理体の温度制御においては、いずれも炉内の雰囲気温度（以後、炉内温度と言う）に基づいて行っている。炉内の被処理体をランプや加熱ヒータで加熱する場合、炉内温度が略均一に且つ徐々に上昇するので、炉内温度の温度勾配と被処理体温度の温度勾配が略同じになり、被処理体温度を炉内温度と見做すことができる。このことから、従来の焼成炉では、炉内温度を基に被処理体の温度制御を行っている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０８０２４号公報
【特許文献２】特開平８−２６１８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ランプや加熱ヒータによる加熱では焼成に時間がかかるため、最近ではマイクロ波が用いられるようになってきている。しかしながら、マイクロ波による加熱では被処理体温度が炉内温度より先に上昇するので、被処理体温度と炉内温度とがかけ離れたものになり、炉内温度を基にした被処理体の温度制御では正確さを欠く場合がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、炉内温度にて正確に被処理体の温度制御を行うことができる焼成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】
【０００７】
上記目的は下記構成により達成される。
（１）  炉内温度を測定する第１の温度測定手段と、炉内の被処理体の温度を測定する第２の温度測定手段と、前記被処理体の焼成時に前記第１の温度測定手段にて測定された炉内温度と前記第２の温度測定手段により測定された被処理体温度の所定温度幅ごと又は所定時間幅ごとの温度差を求めて補正テーブルを生成する補正テーブル生成手段と、前記補正テーブル生成手段で生成された補正テーブルを記憶する記憶手段と、前記第１の温度測定手段にて測定された炉内温度を前記記憶手段に記憶されている補正テーブルで補正する補正手段と、前記補正手段にて補正された炉内温度で前記被処理体の焼成における温度制御を行う制御手段と、を備える。
【０００８】
（２）  上記（１）に記載の焼成炉において、前記補正手段にて補正された炉内温度を表示する表示手段を備える。
【０００９】
（３）  上記（１）又は（２）に記載の焼成炉において、前記記憶手段は、前記被処理体の材質や大きさ、炉内に投入する量に応じて前記補正テーブル生成手段にて生成された複数の補正テーブルを記憶し、前記補正手段は、焼成する前記被処理体の材質や大きさ、炉内に投入する量に応じて選択した補正テーブルを前記記憶手段から読み出し、読み出した補正テーブルで前記第１の温度測定手段にて測定された炉内温度を補正する。
【００１０】
（４）  上記（１）から（３）のいずれかに記載の焼成炉において、前記補正テーブル生成手段で生成された補正テーブルを出力する出力手段を備える。
【００１１】
（５）  上記（４）に記載の焼成炉において、補正された炉内温度を受信する受信手段を備え、前記制御手段は、受信した炉内温度で前記被処理体の焼成における温度制御を行う。
【００１２】
（６）  被処理体の焼成における温度制御を炉内温度に基づいて行う焼成炉であって、前記被処理体の温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段で測定された被処理体温度を加味した炉内温度で前記被処理体の焼成における温度制御を行う制御手段と、を備える。
【００１３】
（７）  上記（１）から（６）のいずれかに記載の焼成炉において、マイクロ波を使用して前記被処理体を焼成する。
【発明の効果】
【００１４】
上記（１）に記載の焼成炉では、炉内温度と被処理体温度の所定温度幅ごと又は所定時間幅ごとの温度差を求めて補正テーブルを生成しておき、生成した補正テーブルを用いて炉内温度を補正し、補正した炉内温度で被処理体の焼成における温度制御を行う。これにより、正確に温度制御を行うことができる。
【００１５】
上記（２）に記載の焼成炉では、補正した炉内温度を表示するので、焼成時の被処理体の温度を確認することができる。
【００１６】
上記（３）に記載の焼成炉では、被処理体の材質や大きさ、炉内に投入する量に応じた複数の補正テーブルを記憶しておくので、被処理体の焼成時にその被処理体に適合する補正テーブルがあれば、その補正テーブルで炉内温度を補正することで、被処理体の焼成時の温度制御を正確に行うことができる。
【００１７】
上記（４）に記載の焼成炉では、補正テーブル生成手段で生成した補正テーブルを出力することにより、補正テーブルを受信したコンピュータ等で補正テーブルの表示、保存、編集が可能となる。
【００１８】
上記（５）に記載の焼成炉では、炉内温度と被処理体温度とに基づいて補正された炉内温度を受信し、受信した炉内温度で被処理体の焼成における温度制御を行うことができる。
【００１９】
上記（６）に記載の焼成炉によれば、被処理体温度を加味した炉内温度で被処理体の焼成における温度制御を行うので、正確に温度制御を行うことができる。
【００２０】
上記（７）に記載の焼成炉では、マイクロ波を使用して被処理体を焼成し、正確に被処理体の温度制御を行うことができるので、短時間で一定の品質に焼き上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施の形態に係る焼成炉の炉部分の構成を示す図である。また、図２は、本実施の形態に係る焼成炉の電気的構成を示すブロック図である。本実施の形態の焼成炉は、マイクロ波を利用して被処理体の焼成を行うものであり、図１に示す断熱材１０１で囲まれた炉内１０２の雰囲気温度（炉内温度）を測定するための炉内温度測定用熱電対１０３と、被処理体１０５の近傍に配置または接触させて被処理体１０５の温度（被処理体温度）を測定するための被処理体測定用熱電対１０４と、図２に示す制御部２０１と、表示部２０２と、パワー出力部２０３とを備えている。炉内温度測定用熱電対１０３及び被処理体測定用熱電対１０４はともに保護管付きの熱電対であるが、本実施の形態では炉内温度測定用熱電対１０３として保護管直径１５ｍｍのものを用いており、被処理体測定用熱電対１０４として保護管直径１．６ｍｍのものを用いている。
【００２３】
図２において、制御部２０１は、被処理体温度を測定できるように補正した炉内温度に基づいてパワー出力部２０３に出力調整を行い、被処理体１０５の温度制御を行う。この際、補正した炉内温度を表示部２０２に表示する。被処理体１０５の表示部２０２における温度表示は炉内温度の補正値を得るときのみ行われる。前述したようにマイクロ波を利用して被処理体１０５を焼成する場合に、炉内温度を基に温度制御を行ったのでは正確さを欠くことになるので、本実施の形態では被処理体温度を用いて炉内温度を補正し、補正した炉内温度で被処理体１０５の温度制御を行うようにしている。また、炉内温度の補正値を求めるときのみ被処理体温度を測定するようにすることで、被処理体測定用熱電対１０４の使用頻度を少なくでき、長期使用が可能となる。また、炉内温度の補正値を求めるとき以外は必要としないことから、取り外しできるようにしている。
【００２４】
パワー出力部２０３は、マイクロ波を発生するマグネトロン（図示略）を駆動するものであり、制御部２０１からの制御出力に基づく大きさのマイクロ波を発生させる。制御部２０１は、図２に示すように熱電対入力回路２０１１と、記憶装置２０１２と、出力制御回路２０１３と、表示回路２０１４と、Ｉ／Ｆ（インタフェース）回路２０１５と、操作部２０１６と、マイクロコンピュータ２０１７とを備えている。熱電対入力回路２０１１は、炉内温度測定用熱電対１０３及び被処理体測定用熱電対１０４夫々の冷接点補償を行い、また熱電対出力信号を増幅してマイクロコンピュータ２０１７に入力する。
【００２５】
記憶装置２０１２は、炉内温度を補正するための補正テーブルを記憶する。補正テーブルは、炉内温度と被処理体温度の所定温度幅ごと又は所定時間幅ごとの温度差で構成される。例えば、所定温度幅ごとの場合、１０℃〜２０℃：補正値Ｈ１、２１℃〜３０℃：補正値Ｈ２、３１℃〜４０℃：補正値Ｈ３、４１℃〜５０℃：補正値Ｈ４、５１℃〜６０℃：補正値Ｈ５、６１℃〜７０℃：補正値Ｈ４…というような構造となる。なお、これは一例であり、温度勾配が所定範囲内に入る温度幅で分けるようにすれば良い。
【００２６】
補正テーブルは、後に詳しく説明するように、被処理体１０５の初回焼成時に炉内温度測定用熱電対１０３と被処理体測定用熱電対１０４夫々の熱電対出力信号からマイクロコンピュータ２０１７によって生成されて次回以降の焼成時に使用される。補正テーブルの値は、被処理体１０５の材質や大きさ、炉内に投入する量に応じて異なるので、それぞれの場合に応じた補正テーブルを作成することで適切な温度制御が可能となる。
【００２７】
記憶装置２０１２としては、書換可能なＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)等の半導体メモリの他、ハードディスク、光磁気ディスク、光ディスク等の記憶装置の使用も可能である。さらに、焼成炉自体が記憶装置２０１２を持つのではなく、外部のパーソナルコンピュータを利用することも可能である。本実施の形態に係る焼成炉は、外部のパーソナルコンピュータ２０５に接続可能なインタフェース回路２０１５を備えており、このインタフェース回路２０１５にて外部のパーソナルコンピュータ２０５を接続することで上述した補正テーブルをパーソナルコンピュータ２０５側で保存することが可能となる。また、補正テーブルをパーソナルコンピュータ２０５側でモニタ上に表示したり、編集したりすることも可能である。すなわち、パーソナルコンピュータ２０５を使用して補正テーブルの表示、保存、編集を行うことができる。なお、補正テーブルの編集は焼成炉側で行うこともできるが、ユーザインタフェースが強化されている点でパーソナルコンピュータ２０５側が操作容易な分有利であると言える。
【００２８】
出力制御回路２０１３は、マイクロコンピュータ２０１７から入力された補正済みの炉内温度に基づく温度調整データに従ってパワー出力部２０３を制御する。表示回路２０１４は、補正済みの炉内温度を被処理体温度として表示部２０２に表示する。また、炉内温度を補正するときには被処理体温度を表示部２０２に表示する。インタフェース回路２０１５は、コンピュータと通信するためのものであり、上述したようにマイクロコンピュータ２０１７と外部のパーソナルコンピュータ２０５とを接続する。なお、マイクロコンピュータ２０１７と外部のパーソナルコンピュータ２０５との接続にはインタフェースケーブル２０６が使用される。
【００２９】
操作部２０１６は、電源のオンオフ、補正テーブルの選択及び設定等に使用されるものであり、ユーザはこの操作部２０１６にて電源のオン、オフ、補正テーブルの選択等各種操作を行う。マイクロコンピュータ２０１７は、図示せぬＲＯＭ等のプログラムメモリに書き込まれたプログラムに従って被処理体１０５の温度制御を行う。この場合、マイクロコンピュータ２０１７で使用されるプログラムには炉内温度を補正するための補正テーブルを生成するプログラム（補正テーブル生成プログラム）が含まれている。
【００３０】
マイクロコンピュータ２０１７は、新規の被処理体１０５を焼成するときに、補正テーブル生成プログラムに従って炉内１０２と被処理体１０５夫々の温度測定を行い、測定した炉内温度と被処理体温度の所定温度幅ごと又は所定時間幅ごとの温度差を求めて補正テーブルを生成する。補正テーブルの値は、被処理体１０５の材質や大きさ、炉内１０２への投入量に応じた値となるので、補正テーブル生成プログラムを実行するごとに異なった値の補正テーブルが生成される。但し、被処理体１０５の材質や大きさ、炉内１０２への投入量が同一であれば、略同じ値になることは言うまでもない。マイクロコンピュータ２０１７は、生成した補正テーブルを記憶装置２０１２に記憶させる。このときユーザが操作部２０１６を操作して被処理体１０５の材質や大きさ、炉内１０２への投入量を示す情報を入力することで、該情報を含む補正テーブルが記憶装置２０１２に記憶される。補正テーブルに被処理体１０５の材質や大きさ、炉内１０２への投入量を示す情報を付加することで、後の焼成時に適合するものがあればそれを使用することができるので、新たに補正テーブルを生成するための焼成工程を省くことができる。なお、被処理体１０５の材質や大きさ、炉内１０２への投入量を示す情報を付加する操作は勿論パーソナルコンピュータ２０５からでも可能である。
【００３１】
マイクロコンピュータ２０１７は、被処理体１０５の焼成を行う場合、被処理体１０５の材質や大きさ、炉内１０２への投入量を指定するユーザ操作があると、記憶装置２０１２に記憶されている最適な補正テーブルを読み出し、それを用いて炉内温度測定用熱電対１０３の測定値即ち炉内温度に対して補正を行い、補正を行った炉内温度に基づいて温度制御値を生成し、それを出力制御回路２０１３に入力する。出力制御回路２０１３はマイクロコンピュータ２０１７からの温度制御値に従ってパワー出力部２０３を制御する。パーソナルコンピュータ２０５は、焼成炉と通信可能な通信機能と、通信機能を介して受信した焼成炉からの補正テーブルを記憶する記憶機能と、記憶機能にて記憶された補正テーブルをモニタ上に表示する表示機能と、モニタ上に表示された補正テーブルを編集し、編集した補正テーブルを通信機能を介して焼成炉へ送信する編集機能とを備えている。これらの機能はプログラムの形で記憶されている。
【００３２】
なお、被処理体測定用熱電対１０４、熱電対入力回路２０１１及びマイクロコンピュータ２０１７は温度測定手段又は第２の温度測定手段を構成する。また、炉内温度測定用熱電対１０３、熱電対入力回路２０１１及びマイクロコンピュータ２０１７は第１の温度測定手段を構成する。また、マイクロコンピュータ２０１７は制御手段、補正テーブル生成手段及び補正手段に対応する。また、記憶装置２０１２は記憶手段に対応する。また、表示回路２０１４と表示部２０２は表示手段を構成する。また、インタフェース回路２０１５は出力手段及び受信手段に対応する。
【００３３】
次に、上述した構成を有する本実施の形態に係る焼成炉の動作について説明する。
適合する補正値が無い新規の被処理体１０５を焼成する場合、ユーザは操作部２０１６から新規の被処理体であることを入力する。この入力により、マイクロコンピュータ２０１７は炉内温度を補正するための補正テーブルを生成するプログラムに従って焼成を開始し、炉内温度と被処理体温度の所定温度幅ごと又は所定時間幅ごとの温度差を求めて補正テーブルを生成する。そして、生成した補正テーブルを記憶装置２０１２に記憶させる。
【００３４】
一方、記憶装置２０１２に適合する補正テーブルが記憶されている被処理体１０５を焼成する場合、ユーザはその被処理体１０５に適合する補正テーブルを選択する。ユーザによって補正テーブルが選択されると、マイクロコンピュータ２０１７は当該補正テーブルを記憶装置２０１２から読み出す。そして、読み出した補正テーブルに従って炉内温度測定用熱電対１０３にて測定された炉内温度を補正し、補正した炉内温度に基づいてパワー出力部２０３の制御を行う。また同時に炉内温度を被処理体温度として表示部２０２に表示する。補正した炉内温度は略被処理体温度であるので正確な温度制御が可能となる。
【００３５】
このように本実施の形態に係る焼成炉では、炉内温度測定用熱電対１０３にて測定した炉内温度と被処理体測定用熱電対１０４で測定した被処理体温度の所定温度幅ごと又は所定時間幅ごとの温度差を求めて補正テーブルを生成し、次回以降で材質や大きさ、炉内１０２への投入量が同じ被処理体１０５の焼成時には、生成済みの補正テーブルを使用して炉内温度測定用熱電対１０３にて測定した炉内温度を補正し、補正した炉内温度に基づいて被処理体１０５の焼成時における温度制御を行う。この構成によれば、マイクロ波による加熱を行っても、被処理体の温度を加味した炉内温度にて正確に被処理体の温度制御を行うことができる。また、炉内温度の補正値を求めるときだけ被処理体測定用熱電対１０４を使用するので、もともと耐久性の良くない熱電対の消耗を抑えることができ、被処理体測定用熱電対１０４については長期使用が可能となり、メンテナンスにかかるコストを低く抑えることができる。
【００３６】
なお、上記実施の形態では、熱電対を使用して炉内温度と被処理体温度を測定するようにしたが、高価にはなるが、放射温度計を使用して炉内温度と被処理体温度を測定するようにしても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、正確に温度制御を行うことができるという効果を有し、陶磁器材料やファインセラミックス材料などで形成された被処理体を焼成して焼成体を製造する焼成炉等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る焼成炉の炉部分の構成を示す図
【図２】図１の焼成炉の電気的構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００３９】
１０２  炉内
１０３  炉内温度測定用熱電対
１０４  被処理体測定用熱電対
１０５  被処理体
２０１  制御部
２０２  表示部
２０３  パワー出力部
２０５  パーソナルコンピュータ
２０６  インタフェースケーブル
２０１１  熱電対入力回路
２０１２  記憶装置
２０１３  出力制御回路
２０１４  表示回路
２０１５  インタフェース回路
２０１６  操作部
２０１７  マイクロコンピュータ
【図１】
2006284156.tif 000003
【図２】
2006284156.tif 000004