(57)【要約】【課題】赤外線光源から赤外線を照射して加熱対象を加熱する構成を備え、高精度の温度管理が可能な加熱装置を得る。【解決手段】加熱空間に収容された加熱対象を赤外線の照射により加熱する赤外線光源Ｌと、赤外線光源Ｌに供給する電力を制御する電力制御部４５と、加熱対象と熱容量または表面積が相関する受熱体に温度センサを備えた構成の温度センサユニットＴとを備えると共に、温度センサユニットＴが、加熱空間に収容される位置と、加熱空間の外部に取り出される位置とに位置変更自在に構成され、電力制御部４５が、加熱空間に収容された温度センサユニットＴの検知温度に基づいて赤外線光源Ｌに供給する電力を制御する温度管理部４４を備えた。【選択図】図６
2019021534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱空間に赤外線を照射することにより前記加熱空間に収容された加熱対象を加熱する赤外線光源と、
前記赤外線光源に供給する電力を制御する電力制御部と、
前記加熱対象と熱容量または表面積が相関する受熱体に温度センサを備えた構成の温度センサユニットとを備えると共に、
前記温度センサユニットが、前記加熱空間に収容される位置と、前記加熱空間の外部に取り出される位置とに位置変更自在に構成され、
前記加熱対象の温度を管理する温度管理部を備え、この温度管理部は、前記加熱空間に収容された前記温度センサユニットの前記温度センサの検知温度に基づいて前記電力制御部を制御することで前記赤外線光源に供給する電力を制御する加熱装置。
【請求項２】
前記加熱対象を前記加熱空間に収容する際に前記加熱対象とともに前記受熱体の温度が前記加熱対象の温度に近似している前記温度センサユニットを前記加熱空間に収容し、前記赤外線光源で前記加熱対象の加熱が完了した後に前記加熱対象の取り出しと共に前記温度センサユニットを取り出せるように構成されている請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
複数の前記温度センサユニットを備えており、複数の前記温度センサユニットの１つを選択して前記加熱空間に収容した際に、収容した前記温度センサユニットの検知温度の信号を選択できるように構成されている請求項１又は２に記載の加熱装置。
【請求項４】
加熱空間に赤外線を照射することにより前記加熱空間に収容された加熱対象を加熱する赤外線光源と、
前記赤外線光源に供給する電力を制御する電力制御部と、
前記加熱対象と熱容量または表面積が相関する受熱体に温度センサを備えた構成の温度センサユニットとを備え、
前記温度センサユニットが、前記加熱空間に収容される位置と、前記加熱空間の外部の取り出した位置とに位置変更自在にして加熱装置が構成されると共に、
前記加熱空間に収容される前記加熱対象と、前記受熱体との重量差に基づいて電力供給のパラメータをセットし、
前記加熱対象を前記加熱空間に収容する際に前記加熱対象とともに前記温度センサユニットを前記加熱空間に収容し、前記パラメータに基づいて温度管理部で前記赤外線光源に供給する電力を制御する加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置および加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、遠赤外線源からの遠赤外線を体積や質量が異なる複数の被加熱物品に照射する際に、被加熱部材の前面に開口を有するマスク部材を介在させることにより、各々の被加熱物品に対する照射面積を制限する状態で加熱する加熱方法と、加熱装置の技術が記載されている。
【０００３】
この特許文献１の技術では、マスク部材の開口面積を、被加熱物品を規定温度に昇温するに必要な熱量から逆算して得られた値に設定することで一括して同一の温度に昇温することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１９６２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、材質が同じで、形状も質量も等しい複数の加熱対象の加熱を行うため、これらを加熱空間に収容し、赤外線光源からの光線を照射することが考えられる。
【０００６】
尚、特許文献１に記載される技術は、体積や質量が異なる複数種の加熱対象を加熱する際に有効となるものの、材質が同じで、形状も質量も等しい加熱対象を加熱する際には、特許文献１に示されるマスク部材は有効と言えない。
【０００７】
また、比較的高温となる加熱では、加熱対象の温度を高精度で計測することが重要となるものの赤外線の照射で加熱を行う加熱装置では、加熱対象の温度が上昇しても加熱室の空気温度は殆ど上昇しないため、加熱室の空気温度から加熱対象の温度を推定することが困難である。特に、加熱対象の内部を含めた全体が目標とする温度に達したことを検知することが必要であり、加熱対象全体の温度を高精度で検知する技術が求められる。
【０００８】
このような理由から、赤外線光源から赤外線を照射して加熱対象を加熱する構成を備えたものにおいて高精度の温度管理が可能な加熱装置および加熱方法が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の加熱装置の特徴は、加熱空間に赤外線を照射することにより前記加熱空間に収容された加熱対象を加熱する赤外線光源と、
前記赤外線光源に供給する電力を制御する電力制御部と、
前記加熱対象と熱容量または表面積が相関する受熱体に温度センサを備えた構成の温度センサユニットとを備えると共に、
前記温度センサユニットが、前記加熱空間に収容される位置と、前記加熱空間の外部に取り出される位置とに位置変更自在に構成され、
前記加熱対象の温度を管理する温度管理部を備え、この温度管理部は、前記加熱空間に収容された前記温度センサユニットの前記温度センサの検知温度に基づいて前記電力制御部を制御することで前記赤外線光源に供給する電力を制御する点にある。
【００１０】
この特徴構成によると、例えば、加熱対象を加熱する際には、加熱対象とともに温度センサユニットを加熱空間に収容し、赤外線光源からの赤外線を加熱対象と温度センサユニットとに照射する。これにより温度センサユニットを構成する受熱体が加熱対象と等しく昇温するため、温度センサユニットで計測される温度を加熱対象の温度とみなして取得できる。この構成では、取得した温度に基づいて温度管理部が赤外線光源に供給する電力を、電力制御部によって制御することで加熱対象の温度管理を高精度で行える。
従って、赤外線光源から赤外線を照射して加熱対象を加熱する構成を備えたものにおいて高精度の温度管理が可能な加熱装置が構成された。
【００１１】
加熱装置の他の構成として、前記加熱対象を前記加熱空間に収容する際に前記加熱対象とともに前記受熱体の温度が前記加熱対象の温度に近似している前記温度センサユニットを前記加熱空間に収容し、前記赤外線光源で前記加熱対象の加熱が完了した後に前記加熱対象の取り出しと共に前記温度センサユニットを取り出せるように構成しても良い。
【００１２】
これによると、加熱空間に対して加熱対象と、加熱対象の温度に近似する温度の温度センサユニットとを収容するため、一層高精度の温度管理を可能にする。また、加熱対象の加熱を終えた場合には温度センサユニットを加熱空間から取り出すため、例えば、単一の温度センサユニットを用いる構成であっても、加熱空間から取り出した温度センサユニットに冷風等を供給して放熱を行わせることにより、次の加熱対象の加熱時には加熱対象の温度と等しい温度の温度センサユニットを加熱空間に収容することも可能となる。
【００１３】
加熱装置の他の構成として、複数の前記温度センサユニットを備えており、複数の前記温度センサユニットの１つを選択して前記加熱空間に収容した際に、収容した前記温度センサユニットの検知温度の信号を選択できるように構成されても良い。
【００１４】
温度センサユニットは受熱体を備えているため、加熱空間から取り出した時点で高温である。従って、例えば、単一の温度センサユニットだけを用いる場合には、温度センサユニットの放熱を行い、受熱体の温度を次に加熱する加熱対象の温度まで低下させる必要がある。これに対して、複数の温度センサユニットを切り換えて使用するように構成したものでは、所定の加熱対象を加熱する際に複数の温度センサユニットの１つを加熱空間に収容した状態で加熱を行い、次の加熱対象を加熱する際には、複数の温度センサユニットのうちの他の１つを用いて温度管理を行えることになり、温度センサユニットを放熱する時間を必要とせず、作業効率を高めることが可能となる。
【００１５】
本発明の加熱方法の特徴は、加熱空間に赤外線を照射することにより前記加熱空間に収容された加熱対象を加熱する赤外線光源と、
前記赤外線光源に供給する電力を制御する電力制御部と、
前記加熱対象と熱容量または表面積が相関する受熱体に温度センサを備えた構成の温度センサユニットとを備え、
前記温度センサユニットが、前記加熱空間に収容される位置と、前記加熱空間の外部の取り出した位置とに位置変更自在にして加熱装置が構成されると共に、
前記加熱空間に収容される前記加熱対象と、前記受熱体との重量差に基づいて電力供給のパラメータをセットし、
前記加熱対象を前記加熱空間に収容する際に、前記加熱対象とともに前記温度センサユニットを前記加熱空間に収容し、前記パラメータに基づいて温度管理部で赤外線光源に供給する電力を制御する点にある。
【００１６】
この特徴によると、例えば、加熱対象を加熱する際には、加熱対象とともに温度センサユニットを加熱空間に収容し、赤外線光源からの赤外線を加熱対象と、温度センサユニットとに照射する。これにより、温度センサユニットを構成する受熱体が加熱対象と等しく昇温するため、温度センサユニットで計測される温度を、加熱対象の温度とみなして取得できる。このように取得した温度に基づいて赤外線光源に供給する電力を、電力制御部によって制御することで加熱対象の温度管理を高精度で行える。
【００１７】
また、同じ形状の加熱対象を加熱対象とする場合、製造誤差により加熱対象の形状に多少異なることがあっても、熱容量と表面積とは加熱対象の重量から推定でき、この推定結果から赤外線光源に供給すべき電力を補正するパラメータを設定することにより、過剰な加熱や加熱不足を招くこともない。その制御形態の一例として、例えば、標準となる熱容量と表面積とを有する加熱対象の重量と、この標準となる加熱対象を加熱する際に赤外線光源に供給する基準電力とを記憶しておき、加熱対象の重量と、基準となる加熱対象の重量とが異なる場合に、赤外線光源に供給すべき電力を補正するようにパラメータを設定することより、加熱対象とする加熱対象の熱容量と表面積に対応した最適な赤外線を照射して過剰に加熱することや、加熱不足を招くことのない加熱を可能にする。
従って、赤外線光源から赤外線を照射して加熱対象を加熱する構成を備えたもので高精度の温度管理が可能な加熱方法が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】加熱装置の縦断側面図である。
【図２】加熱装置の縦断正面図である。
【図３】加熱装置の横断平面と、制御構成の一部を示す図である。
【図４】熱処理ラインの構成を示す側面図である。
【図５】加熱装置の制御構成の一部を示す図である。
【図６】制御構成のブロック回路図である。
【図７】加熱処理のフローチャートである。
【図８】センサ冷却ルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔加熱装置の基本構成〕
図１〜図３に示すように、一対の主側壁１と、搬入側に開閉自在に備えた搬入側壁２と、排出側に開閉自在に備えた搬出側壁３と、上部の天井壁４と、下部の炉床壁５で取り囲まれる領域に加熱空間Ａｓが形成され、加熱空間Ａｓの上部位置に複数の赤外線光源Ｌを備えて加熱装置Ａが構成されている。
【００２０】
赤外線光源Ｌの一例を挙げると、石英ガラス管にタングステンやカーボン等で成るフィラメントを収容し、この石英ガラス管に不活性ガスとを封入した構造を有しフィラメントの通電により赤外光を得るものが考えられる。
【００２１】
この加熱装置Ａは、図４に示すように加熱対象としての複数のワークＷを、加熱後に冷却槽７の焼入液８に浸漬して焼入れを行う熱処理ラインの一部を構成するものである。この加熱装置Ａは、金属製で複数のワークＷを加熱空間Ａｓに搬入し、加熱の後に搬出し、冷却槽７に供給することが可能な金属ベルトで成るコンベヤ６を、搬入側から搬出側に亘って配置している。
【００２２】
加熱装置Ａで加熱を行う際には、加熱空間Ａｓで加熱可能な数（１ロット）のワークＷをコンベヤ６に載置し、コンベヤ６の駆動により加熱空間Ａｓに収容し、赤外線光源Ｌで加熱するバッチ処理が行われる。これにより、コンベヤ６は間歇的に駆動される。
【００２３】
尚、コンベヤ６は、ワークＷの搬送領域（図１，２で上側のベルト部分）が炉床壁５の上面に接触する位置に配置され、非搬送領域（図１，２で下側のベルト部分）が炉床壁５の下側に配置される。
【００２４】
〔加熱装置〕
図１〜図５に示すように、加熱装置Ａは、一対の主側壁１と、搬入側壁２と、搬出側壁３と、天井壁４と炉床壁５とに耐熱性および断熱性に優れた材料が用いられ、これらの内面には、赤外線を反射する反射面が形成されている。また、搬入側壁２と、搬出側壁３とは、上下方向に移動自在に支持され、開閉作動機構１４（図５を参照）の作動により上方に持ち上げることで加熱空間Ａｓを開放し、下方位置に保持されることで加熱空間Ａｓを閉塞するように構成されている。
【００２５】
コンベヤ６は、耐熱性に優れた金属性の線材をチェーン状に組み合わせることによりベルト状に形成され、コンベヤ作動機構１５（図５を参照）の作動により搬送方向で加熱空間Ａｓの上流位置から加熱空間Ａｓを介してワークＷの搬送方向で加熱空間Ａｓの下流位置までワークＷを搬送できるように構成されている。
【００２６】
この加熱装置Ａでは、加熱空間Ａｓに収容される収容位置と、加熱空間Ａｓから取り出した取出位置とに位置変更自在な複数の温度センサユニットＴを備えている。温度センサユニットＴは、ワークＷと熱容量と表面積とが相関する受熱体Ｔａの内部に熱電対等の温度センサＴｂを収容し、ロッドＴｃが連結する構成を有している。尚、この相関は、相関関係が高いほど好ましい。例えば、受熱体Ｔａの熱容量と表面積とが、ワークＷの熱容量と表面積に対してほぼ近似されるように構成されると良い。さらに好ましくは、受熱体Ｔａの熱容量と表面積とが、ワークＷの熱容量と表面積と同じであるように構成されると良い。
【００２７】
この温度センサユニットＴを加熱空間Ａｓに収容位置に収容し、取出位置に取り出す作動を行うと共に、取り出した温度センサユニットＴを冷却位置に移動させるセンサ作動機構１６を備えている。
【００２８】
図６に示すように複数の温度センサユニットＴの検知温度を取得する制御装置４０が、加熱装置Ａに備えられている。複数の温度センサユニットＴを備える理由は、ワークＷとともに加熱された１つの温度センサユニットＴの冷却が完了する以前に、ワークＷの加熱を行う際に冷却が完了している別の温度センサユニットＴの使用を可能にするためである。温度センサユニットＴの数としては、２つあるいは３つ程度が実用的である。
【００２９】
このように複数の温度センサユニットＴを切り換えて用いる形態となるため、制御装置４０では、複数の温度センサユニットＴのうち、加熱空間Ａｓに収容したものからの検知信号を選択して取得し、ワークＷの温度管理を行えるように構成されている。
【００３０】
図１〜図３に示すように、温度センサユニットＴを加熱空間Ａｓに収容した際には、受熱体ＴａがワークＷと並列する位置に配置されるように、温度センサユニットＴを配置する空間が確保されている。尚、搬入側壁２には、ロッドＴｃが挿通可能なスリット状の開口２ａが形成されている。
【００３１】
〔加熱装置による加熱処理の概要〕
制御装置４０は、所定位置のワークＷを、ワーク供給機構１２により取り上げてコンベヤ６に整列状態で載置する作動を行い、開閉作動機構１４で搬入側壁２を開放し、複数のワークＷが加熱空間Ａｓに収容されるまでコンベヤ６を駆動し、センサ作動機構１６により温度センサユニットＴを加熱空間に収容する作動を行う。
【００３２】
次に、制御装置４０は、開閉作動機構１４で搬入側壁２を閉塞した状態で所定のパラメータに従って赤外線光源Ｌに電力を供給して加熱を行い、温度センサユニットＴで計測される温度からワークＷが目標温度に達したことが判定された時点で赤外線光源Ｌへの電力供給を停止して加熱を終了する。
【００３３】
この後に制御装置４０は、開閉作動機構１４で搬出側壁３を開放し、コンベヤ６の駆動により複数（１ロット）のワークＷを加熱空間Ａｓから搬出し、開閉作動機構１４で搬入側壁２を開放して温度センサユニットＴを取り出す作動を行う。
【００３４】
加熱装置Ａでは、前述したように複数の温度センサユニットＴを備えており、加熱空間ＡｓにワークＷが収容された際には、外気温と同じ温度の温度センサユニットＴを加熱空間Ａｓに収容する作動が行われる。
【００３５】
また、加熱空間Ａｓから取り出した直後の高温状態の温度センサユニットＴを、室温（加熱前のワークＷ（加熱対象）の温度と等しい温度）に達するまで冷却するためセンサ冷却機構１７を備えている。このセンサ冷却機構１７は、温度センサユニットＴの受熱体Ｔａの温度を室温まで低下させる際の時間短縮を図るため、冷風を供給することや、水を吹き付けることで受熱体Ｔａを積極的に冷却する構成を備えている。このセンサ冷却機構１７により、温度センサユニットＴが加熱空間Ａｓに収容される際に、温度センサユニットＴの受熱体Ｔａの温度がワークＷの温度に近似されると良い。好ましくは、温度センサユニットＴの受熱体Ｔａの温度が、加熱前のワークＷの温度と同じ温度にすると良い。
【００３６】
この構成では、ワーク供給機構１２としてロボットハンドを有するものが想定されている。また、ロボットハンドで取り上げられたワークＷの重量をロボットハンドに備えて重量センサ１３が計測する。開閉作動機構１４は、搬入側壁２と搬出側壁３とを個別に作動させるため電動モータとギヤ減速装置等を備えて構成されている。コンベヤ作動機構１５は、コンベヤ６の駆動によりワークＷを加熱空間Ａｓに収容する作動と、加熱後のワークＷを送り出す作動を行えるように構成されている。
【００３７】
センサ作動機構１６は、複数の温度センサユニットＴを、加熱空間Ａｓに対して収容可能な位置にセットして、加熱空間Ａｓに収容する作動と、加熱空間Ａｓから取り出した温度センサユニットＴをセンサ冷却機構１７による冷却可能な位置に移動させる作動とを行えるように構成されている。
【００３８】
〔制御装置〕
図６に示すように、制御装置４０は、カメラ１１で撮影された画像情報を取得し、重量センサ１３で計測された重量情報を取得し、複数の温度センサユニットＴの検知情報を取得すると共に、ワーク供給機構１２と、開閉作動機構１４と、コンベヤ作動機構１５と、センサ作動機構１６と、センサ冷却機構１７と、光源駆動回路１８とに制御信号を出力する。
【００３９】
制御装置４０は、熱容量推定部４１と、パラメータ設定部４２と、温度取得部４３と、温度管理部４４と、電力制御部４５とを備えている。これらはソフトウエアで構成されるものであるが、ロジック等のハードウエアで構成して良く、ソフトウエアとハードウエアとの組み合わせにより構成しても良い。
【００４０】
熱容量推定部４１は、重量センサ１３の計測結果に基づいてワークＷ（加熱対象）の熱容量を推定する。パラメータ設定部４２は、ワークＷの推定された熱容量と、予め設定された熱容量との差に基づいて赤外線光源Ｌに供給する電力を決めるパラメータを設定する。具体的には、重量センサ１３で計測されたワークＷの重量と、予め設定された重量との差に基づいてパラメータを設定する。
【００４１】
温度取得部４３は、複数の温度センサユニットＴのうち、加熱空間Ａｓに収容されたものからの検知信号を取得する。温度管理部４４は、温度センサユニットＴを介してワークＷの温度管理を行う。電力制御部４５は、パラメータに従って赤外線光源Ｌに電力を供給する。
【００４２】
この制御装置４０による制御形態（加熱方法）を図７のフローチャートに示している。つまり、カメラ１１で撮影したワークＷの画像情報からワークＷの表面積を演算により求め、重量センサ１３でワークＷの重量を取得する。制御装置４０では、ワークＷの重量に基づき熱容量推定部４１がワークＷの熱容量を推定し、パラメータ設定部４２では、ワークＷの表面積と、先に推定したワークＷの熱容量と、予め設定されている標準的な熱容量との差に基づいてパラメータを設定する（＃１０１〜＃１０４ステップ）。
【００４３】
具体的な作動形態として、ロボットハンドで成るワーク供給機構１２が、所定位置のワークＷを取り上げてコンベヤ６に載置する作動時にカメラ１１でワークＷを撮影すると共に、ロボットハンドに備えた重量センサ１３がワークＷの重量を計測する。
【００４４】
尚、重量センサ１３は、ロボットハンドがワークＷを持ち上げた際の負荷から重量を求めるものでも良く、例えば、ロボットハンドで取り上げたワークＷを専用の重量計に載置して重量を計測するように構成しても良い。また、カメラ１１は複数備えることが望ましく、例えば、輪郭を抽出する画像処理により複数の表面積の形状と表面積とを演算する処理形態の利用が考えられる。
【００４５】
この加熱処理では、各々の重量が所定範囲内にある複数のワークＷを１ロットとしている。また、コンベヤ６に載置された複数のワークＷのパラメータを設定する際には複数のワークＷの重量の平均値から１つのワークＷの熱容量が推定されるが、１ロットに含まれるワークＷの重量差が小さいため、推定される熱量の精度は高く維持される。更に、カメラ１１で撮影された複数のワークＷの画像から計測された各々の表面積の平均値からワークＷの１つの表面積が演算される。尚、この加熱処理では、重量が所定範囲内となる複数のワークＷを１ロットとするため、複数のワークＷの重量にバラツキがあっても、重量誤差の小さいものを纏めて１ロットとすることができる。
【００４６】
パラメータ設定部４２では、重量センサ１３で計測されたワークＷの重量と、予め設定された重量との差に基づいてパラメータを設定することになるが、計測された表面積が予め設定された標準の表面積より大きい場合には、電力を軽減するようにパラメータを補正し、計測された表面積が予め設定された標準の表面積より小さい場合には、電力を増大させるようにパラメータを補正する。
【００４７】
次に、コンベヤ制御部４６が、コンベヤ作動機構１５を制御することによりコンベヤ６に載置されたワークＷを加熱空間Ａｓに収容すると共に、センサ作動機構１６の作動により複数の温度センサユニットＴのうち、選択された１つが加熱空間Ａｓに収容される。また、温度取得部４３では選択された温度センサユニットＴの検知温度を選択して取得するように信号経路を切り換える。
【００４８】
このようにワークＷを加熱空間Ａｓに収容した後には、開閉作動機構１４によって搬入側壁２を閉じる作動の後に、パラメータに従って光源駆動回路１８を介して赤外線光源Ｌに電力を供給し、温度センサユニットＴの計測値をフィードバックする制御形態での加熱が開始される（＃１０５〜＃１０８ステップ）。
【００４９】
つまり、この制御では、温度取得部４３が温度センサユニットＴの検知温度を取得すると共に、温度管理部４４がパラメータに従い、電力制御部４５を制御することになり、この制御により光源駆動回路１８を介して赤外線光源Ｌに供給される電力が設定され、必要とする電力が赤外線光源Ｌに供給される。
【００５０】
図２には、加熱空間Ａｓに複数のワークＷを収容した際に、加熱空間Ａｓに温度センサユニットＴを収容した状態を示している。同図に示す如くワークＷの熱容量に相関する熱容量の受熱体Ｔａは、ワークＷの形状と略等しい大きさとなる。また、温度センサユニットＴの受熱体Ｔａが配置される位置を、ワークＷが赤外線光源Ｌから赤外線の照射を受ける位置と略等しく設定しており、ワークＷの温度と等しい温度を温度センサユニットＴで検知することが可能となる。また、１ロットに含まれるワークＷの重量が所定範囲内にある。その結果、温度センサユニットＴで検知される温度を加熱空間Ａｓに収容された全てのワークＷの温度とみなせるのである。
【００５１】
この加熱により、温度センサユニットＴで目標とする温度に達したことが判定された場合には、赤外線光源Ｌへの電力供給を停止し、コンベヤ６と共に複数のワークＷを取り出すとともに、温度センサユニットＴを取り出す作動が行われる（＃１０８〜＃１１０ステップ）。また、加熱空間Ａｓから取り出した温度センサユニットＴは、センサ冷却ルーチンにおいて冷却される（＃２００ステップ）。
【００５２】
このように、温度センサユニットＴで検知される温度（検知温度）が、目標とする温度に達した時点で加熱を停止して、コンベヤ６と共に複数のワークＷを取り出すことにより、ワークＷが目標温度まで加熱する制御が完了する。また、ワークＷを取り出す際には、搬出側壁３を開放し、温度センサユニットＴを取り出す際には、搬入側壁２を開放する制御が行われる。
【００５３】
また、センサ冷却ルーチン（＃２００ステップ）は、図８に示すようにセンサ作動機構１６の作動により、加熱空間Ａｓから取り出された温度センサユニットＴを冷却位置にセットし、これと連係して既に冷却されている温度センサユニットＴを、次に加熱空間Ａｓに収容する待機位置にセットする（＃２０１，＃２０２ステップ）。これに続き冷却位置にセットされた温度センサユニットＴが室温まで低下するまで冷却する（＃２０３〜＃２０５ステップ）。
【００５４】
このように、加熱空間Ａｓから取り出した温度センサユニットＴを冷却し、冷却後の温度センサユニットＴを次に加熱空間Ａｓに収容可能な位置に配置しておくことにより、ワークＷを加熱装置Ａで続けて加熱する場合でも適正な温度センサユニットＴを用いて適正な温度制御を可能にする。
【００５５】
〔実施形態の作用効果〕
実施形態に記載した加熱装置Ａが、特許請求の範囲に記載した加熱装置Ａであり、実施形態に記載した制御形態が特許請求の範囲に記載した加熱方法である。
【００５６】
この構成の加熱装置Ａでは、赤外線によりワークＷを加熱する構成であるため、例えば、ガスバーナを用いる加熱炉と比較して温度上昇を短時間で行える。尚、ガスバーナを用いる加熱炉では、微妙な温度調節が困難であり、過剰な加熱を招くこともある。これに対し赤外線光源Ｌで加熱を行う構成では、赤外線光源Ｌに供給する電力の調整により高精度の温度調節も可能となり、ガスバーナを用いるものと比較してエネルギー効率を高くすることも可能となる。
【００５７】
この構成の加熱装置Ａでは、例えば、加熱対象を加熱する際には、加熱対象としてのワークＷとともに温度センサユニットＴを加熱空間Ａｓに収容し、赤外線光源Ｌからの赤外線をワークＷと温度センサユニットＴとに照射する。これにより温度センサユニットＴを構成する受熱体ＴａがワークＷと等しく昇温するため、温度センサユニットＴで計測される温度をワークＷの温度とみなして取得できる。この構成では、取得した温度に基づいて温度管理部４４が赤外線光源Ｌに供給する電力を、電力制御部４５によって制御することでワークＷの温度管理を高精度で行える。これにより、赤外線光源Ｌから赤外線を照射して加熱対象としてのワークＷを加熱する構成において、高精度の温度管理が可能な加熱装置Ａが構成された。
【００５８】
更に、この構成によれば、受熱体Ｔａに対してワークＷの熱容量あるいは表面積が大きく異なる場合であっても、ワークＷの温度と受熱体Ｔａとの温度との相関が取れるため、ワークＷの温度を高精度で検知できる。
【００５９】
この構成の加熱装置Ａでは、温度センサユニットＴが、ワークＷと等しい熱容量の受熱体Ｔａの内部の温度センサＴｂを配置して構成されるため、加熱装置Ａが赤外線で加熱を行うものであるに拘わらず、ワークＷの全体の温度を正確に推定することができる。
【００６０】
また、複数の温度センサユニットＴを備えているため、ワークＷを加熱する際には、ワークＷと同じ温度（既に冷却された温度）の受熱体Ｔａの温度センサユニットＴを加熱空間Ａｓに収容することが可能となり、ワークＷの温度を正確に検知し、高い精度での温度管理を可能にする。
【００６１】
赤外線光源Ｌに供給する電力をパラメータに基づいて補正するため、例えば、熱容量が大きいものを加熱する際に目標温度に達するまでの時間が長くなる不都合を解消して、目標とする温度に達するまでの時間を一定の値に設定することも可能となる。
【００６２】
〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには実施形態と共通の番号、符号を付している）。
【００６３】
（ａ）温度センサユニットＴとして、受熱体Ｔａの熱容量と表面積とが異なる複数種のものを準備しておき、加熱対象としてのワークＷの形状や大きさや重量が変更される毎に、熱容量と表面積とがワークＷに相関する受熱体Ｔａの温度センサユニットＴを使用できるように構成する。これによりワークＷの形状や大きさや重量が変更された場合でも、ワークＷの温度を高精度で検知できる。
【００６４】
この別実施形態（ａ）の変形例として、熱容量と表面積とが異なる複数種の受熱体Ｔａを準備しておき、加熱対象としてのワークＷの形状や大きさや重量が変更される毎に、熱容量と表面積とがワークＷに相関する受熱体Ｔａを交換して温度センサユニットＴを構成することが可能となり、ワークＷの温度を高精度で検知できる。
【００６５】
（ｂ）複数の温度センサユニットＴを同時に加熱空間Ａｓに収容し、例えば、複数の温度センサユニットＴの検知温度の平均値に基づいて制御を行っても良い。また、複数の温度センサユニットＴを用いる場合、赤外線光源Ｌと温度センサユニットＴとの位置関係に基づいて補正係数を用いて検知温度を補正し、この補正後の検知温度の平均値を用いることも考えられる。
【００６６】
（ｃ）温度センサユニットＴとして、受熱体Ｔａの表面積がワークＷ（加熱対象）に相関する表面積であれば、ワークＷと比較して熱容量が多少異なるものを用いても良い。つまり、受熱体ＴａはワークＷと比較した比熱も、表面積も一致するものが理想であるが、比熱と表面積との一方が近似するものであれば利用できる。
【００６７】
（ｄ）実施形態では複数のワークＷを金属製のコンベヤ６によって搬送するように構成していたが、例えば、ワークＷを板状の支持台に載置し、スライド移動させる等の形態で加熱空間Ａｓに収容するように加熱形態を設定しても良い。
【００６８】
（ｅ）この構成の加熱装置Ａを、金属の焼き戻しを行う温度処理のために用いても良い。このように構成しても、精度の高い温度管理を可能にする。
【００６９】
（ｆ）この構成の加熱装置Ａでは、ワーク供給機構１２を備えずに、手作業によりワークＷをコンベヤ６や支持台に供給できるように構成することも可能である。更に、複数のワークＷ（加熱対象）を加熱空間Ａｓに供給する機構を備えずに、手動操作によりワークＷを加熱空間Ａｓに供給するように構成することも可能である。
【００７０】
尚、本発明では、加熱装置Ａにおいて以下の構成も考えられる。
【００７１】
〔付記項１〕
加熱空間Ａｓに赤外線を照射することにより加熱空間Ａｓに収容された加熱対象Ｗを加熱する赤外線光源Ｌと、赤外線光源Ｌに供給する電力を制御する電力制御部４５と、加熱対象Ｗと熱容量または表面積が近似する受熱体Ｔａに温度センサＴｂを備えた構成の温度センサユニットＴとを備えると共に、温度センサユニットＴが、加熱空間Ａｓに収容される位置と、加熱空間Ａｓの外部に取り出される位置とに位置変更自在に構成され、加熱対象Ｗの温度を管理する温度管理部４４を備え、この温度管理部４４は、加熱空間Ａｓに収容された温度センサユニットＴの温度センサの検知温度に基づいて電力制御部４５を制御することで赤外線光源Ｌに供給する電力を制御するように加熱装置Ａを構成した。
【００７２】
これによると、例えば、加熱対象Ｗを加熱する際には、加熱対象Ｗとともに温度センサユニットＴを加熱空間Ａｓに収容し、赤外線光源Ｌからの赤外線を加熱対象Ｗと温度センサユニットＴとに照射する。これにより温度センサユニットＴを構成する受熱体Ｔａが加熱対象Ｗと等しく昇温するため、温度センサユニットＴで計測される温度を加熱対象Ｗの温度とみなして取得できる。この構成では、取得した温度に基づいて温度管理部４４が赤外線光源Ｌに供給する電力を、電力制御部４５によって制御することで加熱対象Ｗの温度管理を高精度で行える。従って、赤外線光源Ｌから赤外線を照射して加熱対象Ｗを加熱する構成を備えたものにおいて高精度の温度管理が可能な加熱装置Ａが構成された。
【００７３】
〔付記項２〕
付記項１の構成において、加熱対象Ｗを加熱空間Ａｓに収容する際に加熱対象Ｗとともに受熱体Ｔａの温度が加熱対象Ｗの温度と等しい温度の温度センサユニットＴを加熱空間Ａｓに収容し、赤外線光源Ｌで加熱対象Ｗの加熱が完了した後に加熱対象の取り出しと共に温度センサユニットＴを取り出せるように構成された。
【００７４】
これによると、加熱空間Ａｓに対して加熱対象Ｗと、加熱対象Ｗの温度に等しい温度の温度センサユニットＴとを収容するため、一層高精度の温度管理を可能にする。また、加熱対象Ｗの加熱を終えた場合には温度センサユニットＴを加熱空間Ａｓから取り出すため、例えば、単一の温度センサユニットＴを用いる構成であっても、加熱空間Ａｓから取り出した温度センサユニットＴに冷風等を供給して放熱を行わせることにより、次の加熱対象Ｗの加熱時には加熱対象Ｗの温度と等しい温度の温度センサユニットを加熱空間Ａｓに収容することも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、赤外線光源から照射される赤外線により加熱対象を加熱する加熱装置および加熱方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
４４        温度管理部
４５        電力制御部
Ａ          加熱装置
Ａｓ        加熱空間
Ｌ          赤外線光源
Ｔ          温度センサユニット
Ｔａ        受熱体
Ｔｂ        温度センサ
Ｗ          ワーク（加熱対象）
【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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