(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホストコンピュータによって管理されるように構成されたシステムに用いられる熱処理装置であって、
ワークに対する熱処理時にプロセス温度に設定されるとともに、ワークの搬入および排出時に前記プロセス温度よりも低い待機温度に設定されるように構成された熱処理手段と、
前記ホストコンピュータと通信可能な通信手段と、
前記通信手段を介して前記ホストコンピュータから前記システムのプロセス情報を取得するとともに、取得したプロセス情報に基づいて前記熱処理手段を制御するように構成された制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記プロセス情報に基づいて次のワークに対する処理開始までのインターバルの長さが所定値以上であると判断したときに、前記インターバルにおける所定時間だけ前記熱処理手段を前記待機温度よりも低い省電力温度に設定し、予め設定されたユーザ設定温度が前記省電力温度以上であるときには、前記インターバルのうちの所定時間だけ前記熱処理手段を前記省電力温度に換えてユーザ設定温度に設定する熱処理装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記インターバルの長さと前記待機温度に回復するまでに要する時間の長さとに基づいて、前記省電力温度および前記所定時間を決定する請求項１に記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホストコンピュータによって管理されるように構成されたシステムに用いられる熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱処理装置において、ワークの搬入がされる前に炉内の温度を所望の温度にて安定させることが重要である。例えば、縦型拡散炉のような縦型熱処理装置においては、ワークの搬入の前にプロセス温度よりも低い待機温度にて炉内を安定させるとともに、ワークに対する熱処理を開始する際にプロセス温度まで炉内を昇温させるように構成されるものが多い（例えば、特許文献１および２参照。）このような熱処理装置では、ワークの搬出の際には、炉内をプロセス温度から待機温度まで降温させ、また次のワークが搬入されるまでのインターバルの間ずっと炉内を待機温度のまま維持しつつ次のワークの受け入れ態勢を整えていた。
【特許文献１】特開２００４−２２９８７号公報
【特許文献２】特開２００１−１４４０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、従来の熱処理装置においては、ワークの排出から次のワークの搬入までのインターバルの長短にかかわらず炉内が待機温度のまま維持されている結果、インターバルが長くなる場合では、その間ずっと炉内を待機温度に維持するためのエネルギーが無駄に消費されるという不具合があった。
【０００４】
一方で、次のワークの搬入時において炉内が待機温度にて安定していない場合には、次のワークを搬入する前に炉内の温度を待機温度に安定させるための待ち時間が必要となり、スループットが悪くなるという問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、次のワークに対する処理に支障を来たすことなく、省エネルギー化を図ることが可能な熱処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る熱処理装置は、ホストコンピュータによって管理されるように構成される。この熱処理装置は、熱処理手段、通信手段、および制御手段を少なくとも備える。
【０００７】
熱処理手段は、ワークに対する熱処理時にプロセス温度に設定されるとともに、ワークの搬入および排出時にプロセス温度よりも低い待機温度に設定されるように構成される。熱処理手段の構成例としては、炉体、炉体を加熱するヒータ、およびヒータを駆動制御するコントローラ等を含む構成が挙げられる。熱処理手段に対する温度制御は、例えば、炉体の温度を計測しつつヒータを駆動制御することによって実現するが、これには限定されない。
【０００８】
通信手段は、ホストコンピュータと通信可能に構成される。例えば、通信手段は、ワークの排出作業期間（例えば、ワークの排出の完了時）やインターバル中の任意のタイミングに、ホストコンピュータに接続するように構成される。通信手段がホストコンピュータに接続するタイミングは省電力温度の設定の可否を判定する任意のタイミングで良く、上述の例に限定されるものではない。通信手段は、例えば、工場の生産管理ツールであるＨＯＳＴ通信を実行可能に構成される。
【０００９】
制御手段は、通信手段を介してホストコンピュータからシステムのプロセス情報を取得するとともに、取得したプロセス情報に基づいて熱処理手段を制御するように構成される。制御手段は、プロセス情報に基づいて次のワークに対する処理開始までのインターバルの長さが所定値以上であると判断したときに、インターバルにおける所定時間だけ熱処理手段を待機温度よりも低い省電力温度に設定する。また、予め設定されたユーザ設定温度が省電力温度以上であるときには、インターバルのうちの所定時間だけ熱処理手段を省電力温度に換えてユーザ設定温度に設定する。
【００１０】
ここでの所定時間とは、熱処理手段を省電力温度に設定しても次の熱処理に支障を来たさない期間の長さを意味する。制御手段が、ホストコンピュータからシステムのプロセス情報を取得することによって、次のワークに対する処理開始までの待ち時間が明確になる。このため、熱処理手段を待機温度以下の温度に降温させても、次のワークに対する処理に支障を来たすことなく熱処理手段を待機温度まで復帰させ易い。省電力温度および所定時間は、次のワークに対する処理開始までの時間と待機温度に回復するまでに要する時間とに基づいて決定されることが好ましい。
【００１１】
この構成においては、ホストコンピュータにてワーク（熱処理製品）の時間管理ができていることを利用して、制御手段がコストコンピュータからプロセス情報を取得する。その結果、制御手段は、次処理まで待ち時間の長さを把握することが可能になるため、次処理にて支障を来たさない範囲で熱処理装置の省エネルギー化を図ることが可能になる。例えば、熱処理装置側にてヒータの待機温度を最低設定温度、もしくは室温まで下げる事が可能になる。さらに、次のワークに対する処理がいつ開始されるかが把握されるため、次のワークに対する処理を行う前には、熱処理手段を待機温度にて安定させるように熱処理制御を行うことが可能になる。
【００１２】
以上の構成により、工場等の製造システムにおける無駄なエネルギー（例えば、電力やガス）が削減される。また、二酸化炭素の排出量の削減を行うことが可能となり、地球温暖化防止に貢献することが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、次のワークに対する処理に支障を来たすことなく、省エネルギー化を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る熱処理装置１０が適用される製造システムの一部を示している。同図に示すように、熱処理装置１０は、製造システム内に構築されたネットワーク１６に接続される。この実施形態では、熱処理装置１０は、例えば縦型拡散炉等の縦型熱処理装置であるが、熱処理装置１０の構成は縦型熱処理装置に限定されるものではない。
【００１５】
熱処理装置１０は、熱処理部１４、制御部１３、および通信部１２を少なくとも備える。熱処理部１４は、制御部１３から供給される設定内容に基づいてワークに対して熱処理を行うように構成される。制御部１３は、熱処理装置１０内の各構成要素を統括的に制御するように構成される。通信部１２は、ネットワーク１６に接続可能に構成されており、主にネットワーク１６を介してホストコンピュータ１８との間で行われる通信を制御するように構成される。また、通信部１２は、ワーク排出完了時に、ホストコンピュータ１８に接続するように構成される。この実施形態では、ワーク排出完了時に省電力温度の設定の可否を判定する例を説明するが、この判定タイミングはワークの排出作業期間における他のタイミングやインターバル中の任意のタイミング等であっても良い。
【００１６】
ホストコンピュータ１８は、製造システムにおける製造工程に関するプロセス情報（例えば、トラブル発生の有無、各プロセスの進捗状態等）を保有し、製造システムにおける製造工程を統括的に制御するように構成される。プロセス情報によれば、例えば熱処理装置１０の前段に配置されたプロセス装置１０２および１０４における進捗状態が把握される。要するに、ホストコンピュータ１８が、製造システムにおいてＨＯＳＴ通信による待機時間管理を実現させている。
【００１７】
図２は、ワークに対する処理の完了時における熱処理装置の制御部１３の動作手順を示している。ワーク搬出が完了すると、制御部１３は、通信部１２を介してホストコンピュータ１８からプロセス情報を取得する（Ｓ１）。
【００１８】
続いて、制御部１３は、取得したプロセス情報に基づいて、連続して行うべき次の熱処理が存在するか否かを判断する（Ｓ２）。Ｓ２の判断ステップにおいて次の熱処理が存在する場合には、制御部１３は熱処理部１４を通常の待機温度に設定し（Ｓ６）、次のワークを受け入れる態勢を整える。一方で、Ｓ２の判断ステップにおいて次の熱処理が存在しない場合には、制御部１３はプロセス情報に基づいてインターバルが所定時間以上になるか否かを判断する（Ｓ３）。
【００１９】
Ｓ３の判断ステップにおいて、インターバルが所定時間未満の場合、つまりインターバルが比較的短い場合には、制御部１３は熱処理部１４を通常の待機温度に設定し（Ｓ６）、次のワークを受け入れる態勢を整える。
【００２０】
一方で、Ｓ３の判断ステップにおいて、インターバルが所定時間以上の場合、つまりインターバルが比較的長い場合には、制御部１３は取得したプロセス情報に基づいて、許容される省電力温度を計算する（Ｓ４）。省電力温度は、原則として、次のワーク搬入がされるまでに熱処理部１４を待機温度に復帰可能な温度のうちで最低の温度である。つまり、インターバルが長ければ長いほど、省電力温度を低く設定することが可能になる。Ｓ４において制御部１３は、プロセス情報に基づいて、省電力温度の値を計算するとともに、省電量温度に維持可能な省電力期間の長さを計算する。
【００２１】
続いて、制御部１３は、計算で得られた省電力期間だけ熱処理部１４を省電力温度に設定する（Ｓ５）。省電力期間が経過すると、制御部１３は熱処理部１４を通常の待機温度に設定し（Ｓ６）、次のワークを受け入れる態勢を整える。
【００２２】
図３（Ａ）は、インターバルの間に省電力期間を設けた場合の温度変化を示している。図３（Ａ）のように、省電力期間において待機温度よりも低い省電力温度に熱処理部１４を設定することにより、次のワークが搬入されるまでの間におけるガスや電力等のエネルギー資源の消費量を減らすことが可能となる。インターバルの長さに関係なく熱処理部１４を常に待機温度にて維持していた場合に比較すると、概ね、図３（Ｂ）に示すハッチング箇所に対応する量のエネルギーの消費が削減されたことになる。ただし、実際には、省電力温度から待機温度までの昇温の際に必要なエネルギーを考慮する必要があるが、その分を差し引いたとしても十分な量のエネルギーが節約されたと言える。
【００２３】
さらに、次のワークが搬入されるまでには、熱処理部１４が待機温度にて安定するように温度制御が実行されるため、消費電力および消費ガスを節約したことによって次の熱処理に支障を来たすことがない。
【００２４】
以上の実施形態によれば、工場等の製造システムにおける無駄なエネルギー（例えば、電力やガス）が削減される。また、二酸化炭素の排出量の削減を行うことが可能となり、地球温暖化防止に貢献することが可能になる。
【００２５】
図４は、ワークに対する処理の完了時における熱処理装置の制御部１３の動作手順の他の例を示している。基本的な動作手順は図２にて説明したものと同様であるが、ここでは省電力期間においてユーザ設定温度に熱処理部１４を維持するオプションが加わっている。
【００２６】
ワーク搬出が完了すると、制御部１３は、通信部１２を介してホストコンピュータ１８からプロセス情報を取得する（Ｓ１１）。
【００２７】
続いて、制御部１３は、取得したプロセス情報に基づいて、連続して行うべき次の熱処理が存在するか否かを判断する（Ｓ１２）。Ｓ１２の判断ステップにおいて次の熱処理が存在する場合には、制御部１３は熱処理部１４を通常の待機温度に設定し（Ｓ１９）、次のワークを受け入れる態勢を整える。一方で、Ｓ１２の判断ステップにおいて次の熱処理が存在しない場合には、制御部１３はプロセス情報に基づいてインターバルが所定時間以上になるか否かを判断する（Ｓ１３）。
【００２８】
Ｓ１３の判断ステップにおいて、インターバルが所定時間未満の場合、つまりインターバルが比較的短い場合には、制御部１３は熱処理部１４を通常の待機温度に設定し（Ｓ１９）、次のワークを受け入れる態勢を整える。
【００２９】
一方で、Ｓ１３の判断ステップにおいて、インターバルが所定時間以上の場合、つまりインターバルが比較的長い場合には、制御部１３は取得したプロセス情報に基づいて、許容される省電力温度を計算する（Ｓ１４）。ここまでの処理は、図２における処理とほぼ同一である。
【００３０】
続いて、制御部１３は、ユーザ設定温度が存在するか否かを判断する（Ｓ１５）。ここでユーザ設定温度とは、インターバルにおいて設定すべき設定温度であって予めユーザの希望により入力された設定温度である。例えば、炉内温度を必要以上に下げることを嫌うユーザであればユーザ設定温度が高めに設定される一方で、炉内温度を常温まで下げても良いユーザであればユーザ設定温度が低めに設定される。
【００３１】
Ｓ１５の判断ステップにおいて、ユーザ設定温度が存在する場合には、制御部１３は、そのユーザ設定温度がＳ１４のステップで求めた許容される省電力温度以上であるか否かを判断する（Ｓ１６）。Ｓ１６の判断ステップにおいて、ユーザ設定温度が許容温度以上である場合には、制御部１３は所定時間だけユーザ設定温度に設定し（Ｓ１７）、所定期間が経過した後に待機温度に設定し直す（Ｓ１９）。ユーザ設定温度に設定する期間は、省電力温度に設定する期間と同一にしても良いし、別途プロセス情報に基づいて計算しても良い。
【００３２】
これに対して、Ｓ１６の判断ステップにおいて、ユーザ設定温度が許容温度未満である場合には、制御部１３は所定時間だけＳ１４で求めた省電力温度に設定する（Ｓ１８）。ここでユーザ設定温度を採用しない理由は、ユーザ設定温度に設定すると、次の熱処理までに熱処理部１４を待機温度にて安定させることが困難になる虞があるからである。その後所定期間が経過した後に、制御部１３は熱処理部１４を待機温度に設定し直す（Ｓ１９）。
【００３３】
Ｓ１５の判断ステップにおいて、ユーザ設定温度が存在しない場合には、制御部１３は、Ｓ１４のステップにて得られた省電力期間だけ熱処理部１４を省電力温度に設定する（Ｓ１８）。省電力期間が経過すると、制御部１３は熱処理部１４を通常の待機温度に設定し（Ｓ１９）、次のワークを受け入れる前に熱処理部１４を待機温度にて安定させる。
【００３４】
以上の構成を採用することにより、次のワークに対する処理に支障を来たすことなく、ユーザの意思を尊重しつつ省エネルギー化を図ることが可能になるというメリットがある。
【００３５】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る熱処理装置が適用される製造システムの概略を示す図である。
【図２】熱処理装置の制御部の動作手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】熱処理装置の制御部による温度制御の例を示す図である。
【図４】熱処理装置の制御部の動作手順の他の例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１０−熱処理装置
１２−制御部
１４−熱処理部
１６−ネットワーク
１８−ホスト装置
１０２，１０４−プロセス装置
【図１】
0005341374.tif 000002
【図２】
0005341374.tif 000003
【図３】
0005341374.tif 000004
【図４】
0005341374.tif 000005