加熱装置の温度制御方法
【課題】対象物を初期目標値の設定温度許容幅内の温度で、設定温度許容幅より小さい変動幅内に短時間で到達させ保持することが可能な加熱装置の温度制御方法を提供する。
【解決手段】加熱装置１０の温度制御方法は、初期目標値を設定温度とした温度設定手段１５の温度信号及び温度測定手段１４の加熱炉温度信号を制御手段１６に入力して制御信号を求め加熱手段１１を制御して対象物１２を加熱する第１工程と、温度測定手段１４の温度値Ａが、初期目標値に対して定められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達したことを温度設定手段１５で判定し、温度設定手段１５の設定温度を温度値Ａに変更する第２工程と、設定温度が温度値Ａに変更された温度設定手段１５からの温度信号及び加熱炉温度信号を制御手段１６に入力して新たな制御信号を求め、加熱炉１３内の温度を特定温度値に対して設定された変動幅内の温度にする第３工程とを有する。
【解決手段】加熱装置１０の温度制御方法は、初期目標値を設定温度とした温度設定手段１５の温度信号及び温度測定手段１４の加熱炉温度信号を制御手段１６に入力して制御信号を求め加熱手段１１を制御して対象物１２を加熱する第１工程と、温度測定手段１４の温度値Ａが、初期目標値に対して定められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達したことを温度設定手段１５で判定し、温度設定手段１５の設定温度を温度値Ａに変更する第２工程と、設定温度が温度値Ａに変更された温度設定手段１５からの温度信号及び加熱炉温度信号を制御手段１６に入力して新たな制御信号を求め、加熱炉１３内の温度を特定温度値に対して設定された変動幅内の温度にする第３工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱炉内に収容した対象物を初期目標値に向けて加熱し、加熱炉内の温度が初期目標値に対して予め決められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達すると、加熱炉内の温度を特定温度値に対して設定温度許容幅より小さく設定された変動幅内に保持する加熱装置の温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気ヒータを用いた加熱炉の温度制御方法では、特許文献１に記載されているように、加熱炉に炉内温度を測定する温度測定器（熱電対）と、温度測定器からの温度信号に基づいて電気ヒータを制御する制御回路とを設け、制御回路で設定される炉内の設定温度信号を基準に電気ヒータを制御して炉内の温度を制御している。具体的には、図６に示すように、加熱炉１００内に対象物１０１の温度を測定する対象物温度測定器１０２及び加熱炉１００内の温度を測定する制御用温度測定器１０３を個別に設け、加熱炉１００の温度制御パターンを設定する設定器１０４より出力される温度設定値信号ＴＸと、制御用温度測定器１０３で加熱炉１００内の温度を測定した際に制御用温度測定器１０３から出力される温度信号ＴＰＣとを制御回路１０５に入力して加熱電源用制御信号Ｙ１を求め、この信号により加熱用電源１０６から加熱炉内ヒータ１０７に供給する電力を制御している。そして、対象物温度測定器１０２から出力される対象物温度信号ＴＰＳを温度指示計１０８に入力して、対象物１０１の温度を確認している。
【０００３】
あるいは、図７に示すように、加熱炉１０９内に対象物１０１の温度を測定する対象物温度測定器１０２を設け、対象物１０１の目標温度を設定する設定器１０４より出される温度設定値信号ＴＸと、対象物温度測定器１０２で対象物１０１の温度を測定した際に対象物温度測定器１０２から出力される対象物温度信号ＴＰＳとを制御回路１０５に入力して加熱電源用制御信号Ｙ２を求め、この信号により加熱用電源１０６から加熱炉内ヒータ１１０に供給する電力を制御している。そして、対象物温度測定器１０２から出力される対象物温度信号ＴＰＳを温度指示計１０８に入力して、対象物１０１の温度を確認している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７７０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、例えば、図８に示すように、温度設定値信号ＴＸが、昇温開始温度Ｔｉから目標温度ＴＸ０までは所定の昇温プログラムに基づいて上昇し、目標温度ＴＸ０に到達するとその温度で保持されるという温度制御パターンに基づいて加熱炉１００、１０９を運転する場合、制御用温度測定器１０３から出力される温度信号ＴＰＣ、あるいは対象物温度測定器１０２から出力される対象物温度信号ＴＰＳの変化に素早く応答して加熱電源用制御信号Ｙ１、Ｙ２を演算して加熱炉内ヒータ１０７、１１０に供給する電力を制御すると、応答例１に示すように温度信号ＴＰＣ、あるいは対象物温度信号ＴＰＳはオーバーシュートをしながら目標温度ＴＸ０に漸近する応答を示す。また、温度信号ＴＰＣ、あるいは対象物温度信号ＴＰＳの変化に遅く応答して加熱電源用制御信号Ｙ１、Ｙ２を演算して加熱炉内ヒータ１０７、１１０に供給する電力を制御すると、応答例２に示すように温度信号ＴＰＣ、あるいは対象物温度信号ＴＰＳはゆっくり目標温度ＴＸ０に漸近する応答を示す。そして、いずれの場合も、最終段階においては、制御対象温度（図６では制御用温度測定器１０３から出力される温度信号ＴＰＣ、図７では対象物温度測定器１０２から出力される対象物温度信号ＴＰＳ）は目標温度ＴＸ０に対して設定温度許容幅の範囲内で一致し、かつ制御対象温度の変動が許容できる変動幅以内となるとき目的が達成される。ここで、変動幅とは、ある設定された時間内において制御対象温度に生じる温度の変動幅であり、通常の温度制御においては、設定温度許容幅と変動幅は同一となることが多い。
しかしながら、設定温度許容幅に比較して小さな変動幅が要求される場合では、温度設定値信号ＴＸが目標温度ＴＸ０に達した後、対象物温度が設定温度許容幅内に入るのに要する時間に比較して、対象物温度の変動が変動幅内に入るのに要する時間（以下、従来時間Ｔａとする）が格段に長く、結果として対象物温度を、目標温度ＴＸ０の設定温度許容幅内に到達させると共に、目標温度ＴＸ０の変動幅内にも到達させるまでに長時間を要するという問題が生じている。
【０００６】
本発明は係る事情に鑑みてなされたもので、加熱炉内に収容した対象物を初期目標値に向けて加熱し、加熱炉内の温度が初期目標値に対して予め決められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達すると、加熱炉内の温度又は対象物の温度を特定温度値に対して設定温度許容幅より小さく設定された変動幅内に従来時間Ｔａよりも短時間で到達させて保持することが可能な加熱装置の温度制御方法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】
前記目的に沿う第１の発明に係る加熱装置の温度制御方法は、加熱手段を備え収納された対象物を加熱する加熱炉と、前記加熱炉内の温度を測定する温度測定手段と、前記対象物を加熱保持する際に目標となる設定温度に到達するまでの温度変化パターンを設定する温度設定手段と、前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段から出力される加熱炉温度信号に基づいて前記加熱手段を制御する制御手段とを備えた加熱装置の温度制御方法において、
初期目標値を前記設定温度とした前記温度設定手段の温度信号及び前記温度測定手段によって計測された加熱炉温度信号を前記制御手段に入力して前記加熱手段を制御する制御信号を求め、該制御信号に基づいて前記加熱手段を制御して前記対象物を加熱する第１工程と、
前記温度測定手段で測定された温度値Ａが、前記初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達したことを前記温度設定手段で判定して、前記温度設定手段の前記対象物の設定温度を前記初期目標値から温度値Ａに変更する第２工程と、
前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段で測定された加熱炉温度信号を前記制御手段に入力して前記加熱手段を制御する新たな制御信号を求め、前記加熱炉内の温度を前記特定温度値に対して予め設定された変動幅内の温度にする第３工程とを有する。
【０００８】
第１の発明に係る加熱装置の温度制御方法において、前記制御信号Ｙａ及び前記新たな制御信号Ｙｂは以下の式で表すことができる。
（１）前記温度測定手段で測定される温度値が前記特定温度値になる前の期間
Ｙａ＝ｆ（ＴＸ−Ｔ）
（２）前記温度測定手段で測定される温度値が前記特定温度値となった以降の期間
Ｙｂ＝ｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）＋ｇ（ＴＰ１−Ｔ）
ここで、ＴＸは前記初期目標値を前記設定温度としたときに前記温度設定手段から出力される温度信号、Ｔは前記温度測定手段から出力される加熱炉温度信号、ＴＰ０は前記温度測定手段で測定された温度値が前記特定温度値に到達したときに前記温度設定手段から出力される温度信号、ＴＰ１は前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号で、該温度測定手段で温度値Ａが測定された際に該温度測定手段から出力される加熱炉温度信号と同値であり、ｆ及びｇは関数である。
【０００９】
第１の発明に係る加熱装置の温度制御方法において、前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段で測定された加熱炉温度信号に基づく前記新たな制御信号で前記加熱手段が制御されている際に、前記温度測定手段で前記温度値Ａの近傍で前記設定温度が該温度値Ａに変更されて温度変動幅が前記予め設定された変動幅内となるのに要する時間より短い時間で温度変動幅を前記予め設定された変動幅内にすることが可能となる温度値Ｂが測定されると、前記温度設定手段の設定温度を前記温度値Ｂに変更し、前記設定温度が温度値Ｂに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段で測定された加熱炉温度信号を前記制御手段に入力して前記加熱手段を制御する更に新たな制御信号を求め、該更に新たな制御信号で前記加熱手段を制御することが好ましい。そして、前記更に新たな制御信号Ｙｃは以下の式で表すことができる。
Ｙｃ＝Ｙ０＋ｈ（ＴＰ２−Ｔ）
ここで、Ｙ０は前記温度測定手段で温度値Ｂが測定された際に前記制御手段から出力されていた制御信号値、ＴＰ２は前記設定温度が温度値Ｂに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号で、前記温度測定手段で温度値Ｂが測定された際に該温度測定手段から出力される加熱炉温度信号と同値であり、Ｔは前記温度測定手段から出力される加熱炉温度信号、ｈは関数である。
【００１０】
前記目的に沿う第２の発明に係る加熱装置の温度制御方法において、加熱手段を備え収納された対象物を加熱する加熱炉と、前記加熱炉内の温度を測定する温度測定手段と、前記対象物を加熱保持する際に目標となる設定温度に到達するまでの温度変化パターンを設定する温度設定手段と、前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段から出力される測定信号に基づいて前記加熱手段を制御する制御手段とを備えた加熱装置の温度制御方法において、
前記温度測定手段は、前記加熱炉内の雰囲気温度を測定する加熱手段制御用温度測定器と、前記対象物の表面又は近傍の雰囲気温度を測定を測定する対象物用温度測定器とを有し、
前記制御手段に、初期目標値を前記設定温度とした前記温度設定手段の温度信号及び前記加熱手段制御用温度測定器から出力される測定信号を入力して前記加熱手段を制御する制御信号を求め、該制御信号に基づいて前記加熱手段を制御して前記対象物を加熱する第１工程と、
前記対象物用温度測定器で測定された温度値Ａが、前記初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達したことを前記温度設定手段で判定して、前記温度設定手段の前記対象物の設定温度を前記初期目標値から温度値Ａに変更する第２工程と、
前記制御手段に、前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記対象物用温度測定器から出力される測定信号を入力して、前記加熱手段を制御する新たな制御信号を求め、前記対象物の温度を前記特定温度値に対して予め設定された変動幅内の温度にする第３工程とを有する。
【００１１】
第２の発明に係る加熱装置の温度制御方法において、前記制御信号Ｙａ及び前記新たな制御信号Ｙｂは以下の式で表すことができる。
（１）前記対象物用温度測定器で測定される温度値が前記特定温度値になる前の期間
Ｙａ＝ｆ（ＴＸ−ＴＣ）
（２）前記対象物用温度測定器で測定される温度値が前記特定温度値となった以降の期間
Ｙｂ＝ｆ（ＴＰ０−ＴＰＣ１）＋ｇ（ＴＰＳ１−ＴＳ）
ここで、ＴＸは前記初期目標値を前記設定温度としたときに前記温度設定手段から出力される温度信号、ＴＣは前記加熱手段制御用温度測定器から出力される測定信号、ＴＰ０は前記対象物用温度測定器で測定された温度値が前記特定温度値に到達したときに前記温度設定手段から出力される温度信号、ＴＰＣ１は前記対象物用温度測定器で測定された温度値が前記特定温度値に到達したときに前記加熱手段制御用温度測定器から出力される温度信号、ＴＰＳ１は前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号で、該対象物用温度測定器で温度値Ａが測定された際に該対象物用温度測定器から出力される測定信号と同値であり、ＴＳは該対象物用温度測定器から出力される測定信号であり、ｆ及びｇは関数ある。
【００１２】
第２の発明に係る加熱装置の温度制御方法において、前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記対象物用温度測定器で測定された測定信号に基づく前記新たな制御信号で前記加熱手段が制御されている際に、前記対象物用温度測定器で前記温度値Ａの近傍で前記設定温度が該温度値Ａに変更されて温度変動幅が前記予め設定された変動幅内となるのに要する時間より短い時間で温度変動幅を前記予め設定された変動幅内にすることが可能となる温度値Ｂが測定されると、前記温度設定手段の設定温度を前記温度値Ｂに変更し、前記設定温度が温度値Ｂに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記対象物用温度測定器で測定された測定信号を前記制御手段に入力して前記加熱手段を制御する更に新たな制御信号を求め、該更に新たな制御信号で前記加熱手段を制御することが好ましい。そして、前記更に新たな制御信号Ｙｃは以下の式で表すことができる。
Ｙｃ＝Ｙ０＋ｈ（ＴＰＳ２−ＴＳ）
ここで、Ｙ０は前記対象物用温度測定器で温度値Ｂが測定された際に前記制御手段から出力されていた制御信号値、ＴＰＳ２は前記設定温度が温度値Ｂに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号で、前記対象物用温度測定器で温度値Ｂが測定された際に該対象物用温度測定器から出力される測定信号と同値であり、ＴＳは前記対象物用温度測定器から出力される測定信号、ｈは関数である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜４記載の加熱装置の温度制御方法においては、温度測定手段で測定された温度値Ａが、初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達したことが温度設定手段で判定されると、温度設定手段の対象物の設定温度を初期目標値から温度値Ａに変更するので、加熱炉の温度が温度測定手段で測定された温度値Ａとなるように制御されることになって、加熱手段の出力変動幅を小さくすることができ、加熱炉の温度を特定温度値に対して設定温度許容幅より小さく設定された変動幅内に従来時間Ｔａよりも(以下、同じ)短時間で到達させて保持することが可能となる。
【００１４】
特に、請求項２記載の加熱装置の温度制御方法においては、新たな制御信号Ｙｂにｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）の項が存在するので、温度設定手段の対象物の設定温度が初期目標値から温度値Ａに変更される前後で、ＹａとＹｂの値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う温度変動を抑制することが可能になる。更に、ｇの関数形を選択することで、加熱炉の温度を特定温度値に対して設定温度許容幅より小さく設定された変動幅内に短時間で到達させることができる。
【００１５】
請求項３記載の加熱装置の温度制御方法においては、加熱炉の温度を特定温度値に対して予め設定された変動幅内の温度に更に短時間で到達させて保持することが可能となる。
請求項４記載の加熱装置の温度制御方法においては、更に新たな制御信号ＹｃにＹ０の項が存在するので、設定温度の変更の前後で温度設定手段から出力さる制御信号値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う温度変動を抑制することが可能になる。更に、ｈの関数形を選択することで、加熱炉の温度を特定温度値に対して設定温度許容幅より小さく設定された変動幅内に短時間で到達させることができる。
【００１６】
請求項５〜８記載の加熱装置の温度制御方法においては、対象物用温度測定器で測定された温度値Ａが、初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達したことが温度設定手段で判定されると、温度設定手段の対象物の設定温度を初期目標値から温度値Ａに変更するので、加熱炉の温度が対象物用温度測定器で測定された温度値Ａとなるように制御されることになって、加熱手段の出力変動幅を小さくすることができ、対象物の温度を特定温度値に対して設定温度許容幅より小さく設定された変動幅内に到達させて保持することが可能となる。
【００１７】
特に、請求項６記載の加熱装置の温度制御方法においては、新たな制御信号Ｙｂにｆ（ＴＰ０−ＴＰＣ１）の項が存在するので、温度設定手段の対象物の設定温度が初期目標値から温度値Ａに変更される前後で、ＹａとＹｂの値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う温度変動を抑制することが可能になる。更に、ｇの関数形を選定することで、対象物の温度を特定温度値に対して設定温度許容幅より小さく設定された変動幅内に短時間で到達させることができる。
【００１８】
請求項７記載の加熱装置の温度制御方法においては、対象物の温度を特定温度値に対して予め設定された変動幅内の温度に更に短時間で到達させて保持することが可能となる。
請求項８記載の加熱装置の温度制御方法においては、更に新たな制御信号ＹｃにＹ０の項が存在するので、設定温度の変更の前後で温度設定手段から出力さる制御信号値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う温度変動を抑制することが可能になる。更に、ｈの関数形を選択することで、加熱炉の温度を特定温度値に対して設定温度許容幅より小さく設定された変動幅内に短時間で到達させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱装置の説明図、図２は同加熱装置の温度制御方法による加熱炉の温度制御状態を示す説明図、図３は同加熱装置の温度制御方法の変形例に係る加熱炉の温度制御状態を示す説明図、図４は本発明の第２の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱装置の説明図、図５は本発明の第３の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱装置の説明図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱装置１０は、加熱手段１１を備え収納された対象物１２を加熱する加熱炉１３と、加熱炉１３内の温度を測定する温度測定手段１４と、対象物１２を加熱保持する際に目標となる設定温度に到達するまでの温度変化パターンを設定する温度設定手段１５と、温度設定手段１５から出力される温度信号及び温度測定手段１４から出力される加熱炉温度信号Ｔに基づいて加熱手段１１を制御する制御手段１６とを備えている。以下詳細に説明する。
【００２１】
加熱炉１３は、例えば、金属製の外殻部１７と、外殻部１７の内面側に設けられ耐火断熱材により構成される図示しない断熱部とを有している。そして、対象物１２は、断熱部の内側空間内に設けられた図示しない支持台上に載置される。また、加熱手段１１は、断熱部の内側空間内に設けられた加熱部の一例である電気ヒータ１８と、電気ヒータ１８に電力を供給する加熱電源部１９とを有している。更に、温度測定手段１４は、加熱炉１３内に温度検出部２０が設けられて、加熱炉１３内の雰囲気温度を測定する熱電対２１を有しており、熱電対２１の出力端子は温度設定手段１５及び制御手段１６の各入力端子と接続している。
このような構成とすることにより、電気ヒータ１８に加熱電源部１９から電力を供給することにより電気ヒータ１８を発熱させて、支持台に載置された対象物１２を加熱することができる。そして、熱電対２１で加熱炉１３内の温度を測定し加熱炉温度信号ＴＰＣとして、温度設定手段１５及び制御手段１６にそれぞれ出力することができる。
【００２２】
温度設定手段１５は、熱電対２１から出力される加熱炉温度信号Ｔを受け入れて、加熱炉１３内の温度値Ａが初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅ΔＴ（図２参照）内の特定温度値に到達したことを判定して、温度設定手段１５の対象物１２の設定温度をを加熱当初に設定した初期目標値から温度値Ａに変更する変更指令信号を出力する第１の信号出力機能を備えた切替器２２を有している。また、温度設定手段１５は、対象物１２を初期目標値まで加熱する際の温度変化パターンを設定しその温度変化パターンに対応する温度信号ＴＸを制御手段１６に出力する初期温度設定機能と、切替器２２からの変更指令信号を受けて設定温度を温度値Ａに変更したときに、加熱炉１３内の温度を温度値Ａに加熱保持するような温度信号ＴＰ１を制御手段１６に出力する第１の温度設定変更機能を備えた温度パターン設定部２３を有している。
【００２３】
ここで、切替器２２は、設定温度が温度値Ａに変更されて温度パターン設定部２３から加熱炉１３内の温度を温度値Ａに加熱保持するような温度信号ＴＰ１を制御手段１６に出力している際に、温度値Ａの近傍で、設定温度が温度値Ａに変更されて温度変動幅が予め設定された変動幅内となるのに要する時間より短い時間で温度変動幅を予め設定された変動幅内にすることが可能となる温度値Ｂが熱電対２１で測定されると入力される信号（例えば、熱電対２１で温度値Ｂが最初に測定された時点で、又は温度値Ｂが繰り返し測定される度に手動スイッチの操作により発生する信号）に基づいて温度パターン設定部２３の設定温度を温度値Ｂに変更する再変更指令信号を出力する第２の信号出力機能を更に備え、温度パターン設定部２３は、切替器２２からの再変更指令信号を受ける度に設定温度を温度値Ｂに変更し加熱炉１３内の温度を温度値Ｂに加熱保持するような温度信号ＴＰ２を制御手段１６に繰り返し出力する第２の温度設定変更機能を更に備えている。そして、温度設定手段１５は、第１、第２の信号出力機能、初期温度設定機能、第１、第２の温度設定変更機能をそれぞれ発現するプログラムをマイクロコンピュータに搭載することにより形成することができる。
【００２４】
このような構成とすることにより、温度測定手段１４の熱電対２１で測定される温度値が特定温度値になる前の期間は、温度設定手段１５から制御手段１６に向けて、対象物１２を初期目標値まで加熱する温度変化パターンに対応する温度信号ＴＸが出力され、加熱手段１１では、温度変化パターンに従った加熱が行なわれる。そして、温度測定手段１４の熱電対２１で測定される温度値が特定温度値となった以降の期間は、温度設定手段１５から制御手段１６に向けて、加熱炉１３内の温度を温度値Ａに加熱保持するような温度信号ＴＰ１が出力され、加熱手段１１で加熱炉１３内の温度を温度値Ａに保持する加熱を行なうことができる。更に、加熱炉１３内の温度を温度値Ａに保持する加熱が行なわれている際に、温度値Ａの近傍でより短い時間で温度変動幅を予め設定された変動幅内にすることが可能となる温度値Ｂが熱電対２１で測定されて切替器２２からの再変更指令信号を受ける度に温度パターン設定部２３の設定温度を温度値Ｂに変更し、温度パターン設定部２３から加熱炉１３内の温度を温度値Ｂに加熱保持するような温度信号ＴＰ２を制御手段１６に出力して、加熱手段１１で加熱炉１３内の温度を温度値Ｂに保持する加熱を行なうことができる。
【００２５】
制御手段１６は、切替器２２からの変更指令信号が入力されるまでは、すなわち、温度測定手段１４の熱電対２１で測定される温度値が特定温度値になる前の期間においては、温度パターン設定部２３から入力される温度信号ＴＸ（対象物１２を初期目標値まで加熱する温度変化パターンに対応する温度信号）と、温度測定手段１４の熱電対２１から出力される加熱炉温度信号Ｔに基づいて、制御信号Ｙａとしてｆ（ＴＸ−Ｔ）を演算して加熱電源部１９に出力する初期演算出力機能を有している。ここで、ｆは温度信号の関数である。これにより、温度信号ＴＸと加熱炉温度信号Ｔの差が少なくなるように加熱電源部１９が制御される。
【００２６】
また、制御手段１６は、切替器２２からの変更指令信号が入力されてからは、すなわち、熱電対２１で測定される温度値が特定温度値となった以降の期間においては、設定温度が温度値Ａに変更された温度パターン設定部２３から入力される温度信号（加熱炉１３内の温度を温度値Ａに加熱保持する温度信号）ＴＰ１と、熱電対２１から出力される加熱炉温度信号Ｔに基づいてに基づいて、新たな制御信号Ｙｂとしてｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）＋ｇ（ＴＰ１−Ｔ）を演算して加熱電源部１９に出力する第１の演算出力機能を有している。ここで、ＴＰ０は設定温度変更前に温度設定手段１５から出力される設定した温度変化パターンに基づく温度信号で、ｇは温度信号の関数である。これにより、温度信号ＴＰ１と加熱炉温度信号Ｔの差が少なくなるように加熱電源部１９が制御される。また、新たな制御信号Ｙｂにｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）という定数項が存在するので、温度設定手段１５の対象物１２の設定温度が初期目標値から温度値Ａに変更される前後で、ＹａとＹｂの値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う加熱炉１３内の温度変動を抑制することができる。
【００２７】
また、制御手段１６は、切替器２２からの再変更指令信号が入力される毎に、設定温度が温度値Ｂに変更された温度パターン設定部２３から入力される温度信号（加熱炉１３内の温度を温度値Ｂに加熱保持する温度信号）ＴＰ２と、熱電対２１から出力される加熱炉温度信号Ｔに基づいて更に新たな制御信号Ｙｃとして、Ｙ０＋ｈ（ＴＰ２−Ｔ）を演算して加熱電源部１９に繰り返し出力する第２の演算出力機能を有している。
ここで、Ｙ０は熱電対２１で温度値Ｂが測定された際に制御手段１６から新たな制御信号として出力されていた制御信号値で、ｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）＋ｇ（ＴＰ１−ＴＰ２）であり、ＴＰ２は設定温度が温度値Ｂに変更された温度設定手段１５から出力される温度信号で、温度設定手段１５で温度値Ｂが測定された際に温度測定手段１４から出力される加熱炉温度信号と同値であり、ｈは温度信号の関数である。これにより、温度信号ＴＰ２と加熱炉温度信号Ｔの差が少なくなるように加熱電源部１９が制御される。また、更に新たな制御信号ＹｃにＹ０という定数項が存在するので、温度設定手段１５の対象物１２の設定温度が温度値Ｂに変更される前後で、制御信号値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う加熱炉１３内の温度変動を抑制することができる。なお、制御手段１６は、初期演算出力機能、第１、第２の演算出力機能を発現するプログラムをマイクロコンピュータに搭載することにより形成することができる。
【００２８】
ここで、ｆは、広い温度範囲の制御に適した関数形を有し、ｇ及びｈは狭い温度範囲の制御に適した関数であり、ＰＩＤ制御で使用されているＰＩＤ制御関数を使用する。例えば、ＴＸ−Ｔの差又はＴＰ１−Ｔの差の時間変化をｅ（ｔ）と表すと、ｆ、ｇ、ｈの関数形は、ｅ（ｔ）に比例した出力を出す比例動作関数部Ｐと、ｅ（ｔ）の時間積分に比例した出力を出す積分動作関数部Ｉと、ｅ（ｔ）の時間部分に比例する出力を出す微分動作関数部Ｄの和として表せる。ここで、Ｐ＝ＫＰｅ（ｔ）、Ｉ＝（ＫＰ／ＳＩ）∫ｅ（ｔ）ｄｔ、Ｄ＝（ＫＰ／ＳＤ）（ｄｅ（ｔ）／ｄｔ）であり、ＫＰは比例動作の大きさを示す定数、ＳＩは積分時間、ＳＤは微分時間である。そして、ＫＰ、ＳＩ、及びＳＤの値を加熱炉１３の特性に合わせて設定することで、ｆ、ｇ、ｈの各関数形を具体的に決定することができる。
【００２９】
続いて、本発明の第１の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱装置１０の使用方法について説明する。
先ず、加熱炉１３の図示しない扉を開けて加熱炉１３内に設けられた支持台上に対象物１２を載置して扉を閉じる。次いで、温度設定手段１５の温度パターン設定部２３を用いて、対象物１２を加熱保持する際に目標となる設定温度として初期目標値を決めて、初期目標値に到達するまでの温度変化パターンを設定する。また、切替器２２に初期目標値に対しての設定温度許容幅ΔＴを入力する。そして、温度パターン設定部２３の運転を開始する。
【００３０】
温度パターン設定部２３の運転を開始すると、熱電対２１から出力される加熱炉温度信号Ｔは、温度設定手段１５の温度パターン設定部２３及び切替器２２と、制御手段１６にそれぞれ入力され、温度パターン設定部２３からは設定された温度変化パターンに基づく温度信号ＴＸが制御手段１６に入力される。続いて、制御手段１６では、入力された温度信号ＴＸ及び加熱炉温度信号Ｔの差が少なくなるように、すなわち、加熱炉温度信号Ｔが温度信号ＴＸとなるように電気ヒータ１８に電力を供給する加熱電源部１９を操作する制御信号Ｙａを演算し、得られた制御信号Ｙａを加熱電源部１９に向けて出力する。これによって、制御信号Ｙａに基づいて加熱手段１１の電気ヒータ１８に供給する電力が制御されて、図２に示すように、加熱炉１３内の対象物１２は初期目標値に向けて徐々に加熱される（以上、第１工程）。
【００３１】
熱電対２１から出力される加熱炉温度信号Ｔが切替器２２に入力されて、熱電対２１で測定された温度値Ａが、初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅ΔＴ内の特定温度値に到達したことが判定されると、温度設定手段１５の対象物１２の設定温度を初期目標値から温度値Ａに変更する変更指令信号が出力され、変更指令信号を受けて温度パターン設定部２３では、対象物１２の設定温度が初期目標値から温度値Ａに変更される。これによって、温度パターン設定部２３からは、加熱炉１３内の温度を温度値Ａに加熱保持する温度信号ＴＰ１が出力される。ここで、温度信号ＴＰ１は、熱電対２１で温度値Ａが測定された際に熱電対２１から出力される加熱炉温度信号と同値となる（以上、第２工程）。
【００３２】
切替器２２から変更指令信号が出力されると、すなわち、熱電対２１で測定される温度値が特定温度値となった以降の期間では、温度パターン設定部２３からは対象物１２を加熱保持する温度を温度値Ａにする温度信号ＴＰ１が制御手段１６に入力される。そして、制御手段１６では、温度パターン設定部２３から入力される温度信号ＴＰ１と、熱電対２１から入力される加熱炉温度信号Ｔに基づいて、入力された温度信号ＴＰ１及び加熱炉温度信号Ｔの差が少なくなるように、すなわち、加熱炉温度信号Ｔが温度信号ＴＰ１となるように電気ヒータ１８に電力を供給する加熱電源部１９を操作する新たな制御信号Ｙｂを演算し、得られた制御信号Ｙｂを加熱電源部１９に向けて出力する。これによって、制御信号Ｙｂ、すなわち、ｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）＋ｇ（ＴＰ１−Ｔ）に基づいて加熱手段１１の電気ヒータ１８に供給する電力が制御されて、図２に示すように、加熱炉１３内の対象物１２は温度値Ａに加熱保持される。
【００３３】
加熱炉１３内の温度が温度値Ａに加熱保持されると、時間の経過と共に加熱炉１３内の温度と対象物１２の温度は熱平衡状態になるので、対象物１２の温度も、温度値Ａに対して予め設定された変動幅ΔＵ内の温度に入るようになる。なお、対象物１２の温度は、温度検出部２４が対象物１２に近接して配置した熱電対２５の対象物温度信号TＰＳを温度指示計２６に入力することにより求められる。
【００３４】
対象物１２を加熱保持する温度を初期目標値から温度値Ａに変更した場合、制御手段１６から出力される新たな制御信号Ｙｂがｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）＋ｇ（ＴＰ１−Ｔ）となって、制御信号Ｙｂに定数項ｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）が存在する。そして、ｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）は、温度パターン設定部２３の設定温度が温度値Ａに変更される直前に制御手段１６から加熱電源部１９に向けて出力された制御信号Ｙａと同値であるので、温度設定手段１５で設定温度が初期目標値から温度値Ａに変更される前後で、ＹａとＹｂの値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う加熱炉１３内の温度変動を抑制することができる。そして、図２に示すように、対象物１２を加熱保持する温度を初期目標値から温度値Ａに変更しない場合と比べて、加熱炉１３内の温度を、温度値Ａに対して設定温度許容幅ΔＴより小さく、ｇの関数形に依存した変動幅ΔＵ内の温度に短時間で到達させて保持することができる。
【００３５】
また、加熱炉１３内の温度が設定温度許容幅ΔＴ内の温度で加熱保持されている状態で、加熱炉１３内の温度が、温度値Ａの近傍でより短い時間で温度変動幅を予め設定された変動幅内にすることが可能となる温度値Ｂとなったことが温度設定手段１５の図示しない温度表示部の表値から確認された場合、例えば、切替器２２に設けられた図示しない手動スイッチを操作して切替器２２から再変更指令信号を出力する。これによって、温度パターン設定部２３では設定温度が温度値Ｂに変更され、温度パターン設定部２３からは加熱炉１３内の温度を温度値Ｂに加熱保持する温度信号ＴＰ２が出力される。そして、制御手段１６では、温度パターン設定部２３から入力される温度信号ＴＰ２と、熱電対２１から入力される加熱炉温度信号Ｔに基づいて、入力された温度信号ＴＰ２及び加熱炉温度信号Ｔの差が少なくなるように、すなわち、加熱炉温度信号Ｔが温度信号ＴＰ２となるように電気ヒータ１８に電力を供給する加熱電源部１９を操作する更に新たな制御信号Ｙｃを演算し、得られた制御信号Ｙｃを加熱電源部１９に向けて出力する。これによって、制御信号Ｙｃ、すなわち、Ｙ０＋ｈ（ＴＰ２−Ｔ）に基づいて加熱手段１１の電気ヒータ１８に供給する電力が制御されて、図３に示すように、加熱炉１３内の対象物１２は温度値Ｂに加熱保持されるようになる。
【００３６】
ここで、対象物１２を加熱保持する温度を温度値Ａから温度値Ｂに変更した場合、制御手段１６から出力される更に新たな制御信号ＹｃがＹ０＋ｈ（ＴＰ２−Ｔ）となって、制御信号Ｙｃに定数項Ｙ０が存在する。そして、Ｙ０は、温度パターン設定部２３の設定温度が温度値Ｂに変更される直前に制御手段１６から加熱電源部１９に向けて出力された制御信号Ｙｂと同値であるので、温度設定手段１５で設定温度が温度値Ａから温度値Ｂに変更される前後で、ＹｂとＹｃの値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う加熱炉１３内の温度変動を抑制することができる。そして、図３に示すように、加熱炉１３内の温度を、温度値Ｂに対してｈの関数形に依存した変動幅ΔＳ内の温度に短時間で到達させて保持することができる。なお、熱電対２１で温度値Ｂが繰り返し測定される度に切替器２２から再変更指令信号を温度パターン設定部２３及び制御手段１６に繰り返し入力する場合は、温度パターン設定部２３では再変更指令信号を受ける度に設定温度を温度値Ｂに変更し加熱炉１３の温度を温度値Ｂに加熱保持する温度信号ＴＰ２を制御手段１６に出力し、制御手段１６では再変更指令信号が入力される毎に、設定温度が温度値Ｂに変更された温度パターン設定部２３から入力される温度信号ＴＰ２と熱電対２１から入力される温度信号Ｔに基づいて更に新たな制御信号Ｙｃを演算して加熱電源部１９に繰り返し出力することになる。これによって、加熱炉１３の温度を温度値Ａの近傍の温度値Ｂにおいて、より短い時間で変動幅ΔＳ内にすることが可能となる（以上、第３工程）。
【００３７】
図４に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱装置２７は、第１の実施の形態の加熱装置１０と比較して、温度測定手段１４の代りに、対象物１２に近接して配置される温度検出部２８を備えた熱電対２９を有する温度測定手段３０を設け、熱電対２９の出力端子を温度設定手段１５、制御手段１６、及び温度指示計２６の各入力端子に接続したことが特徴になっている。このため、加熱装置１０と同一の構成部材には同一の符号を付して加熱装置２７に関する詳細な説明は省略する。そして、温度設定手段１５から出力される温度信号と熱電対２９から出力される加熱炉温度信号Ｔに基づいた加熱装置２７の温度制御方法は、加熱装置１０の温度制御方法と実質的に同一なので、加熱装置２７の温度制御方法に関する説明も省略する。なお、対象物１２の温度は、温度検出部２８が対象物１２に近接して配置した熱電対２９の加熱炉温度信号Ｔを温度指示計２６に入力することにより求められる。
【００３８】
図５に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱装置３１は、第１の実施の形態の加熱装置１０と比較して、温度測定手段１４の代りに、対象物１２に近接して配置される温度検出部３２を備えた熱電対３３からなる対象物用温度測定器３４と、加熱手段１１の電気ヒータ１８に近接して配置される温度検出部３５を備えた熱電対３６からなる加熱手段制御用温度測定器３７とを備えた温度測定手段３８を設け、対象物用温度測定器３４の出力端子を温度設定手段１５の温度パターン設定部２３及び切替器２２、制御手段１６、並びに温度指示計２６の各入力端子に接続し、加熱手段制御用温度測定器３７の出力端子を温度パターン設定部２３、制御手段１６、及び切替器２２の各入力端子に接続したことが特徴になっている。このため、加熱装置１０と同一の構成部材には同一の符号を付して加熱装置３１に関する詳細な説明は省略し、加熱装置３１の使用方法についてのみ説明する。
【００３９】
先ず、加熱炉１３の図示しない扉を開けて加熱炉１３内に設けられた支持台上に対象物１２を載置して扉を閉じる。次いで、温度設定手段１５の温度パターン設定部２３を用いて、対象物１２を加熱保持する際に目標となる設定温度として初期目標値を決めて、初期目標値に到達するまでの温度変化パターンを設定する。また、切替器２２に初期目標値に対しての設定温度許容幅ΔＴを入力する。そして、温度パターン設定部２３の運転を開始する。
【００４０】
温度パターン設定部２３の運転を開始すると、加熱手段制御用温度測定器３７から出力される測定信号ＴＣは温度設定手段１５の温度パターン設定部２３及び切替器２２と、制御手段１６にそれぞれ入力され、対象物用温度測定器３４から出力される測定信号ＴＳは温度設定手段１５の温度パターン設定部２３及び切替器２２と、制御手段１６にそれぞれ入力される。また、温度パターン設定部２３からは設定された温度変化パターンに基づく温度信号ＴＸが制御手段１６に入力される。続いて、制御手段１６では、入力された温度信号ＴＸ及び加熱手段制御用温度測定器３７からの測定信号ＴＣの差が少なくなるように、すなわち、測定信号ＴＣが温度信号ＴＸとなるように電気ヒータ１８に電力を供給する加熱電源部１９を操作する制御信号Ｙａ（Ｙａ＝ｆ（ＴＸ−ＴＣ））を演算し、得られた制御信号Ｙａを加熱電源部１９に向けて出力する。これによって、制御信号Ｙａに基づいて加熱手段１１の電気ヒータ１８に供給する電力が制御されて加熱炉１３内の対象物１２は初期目標値に向けて徐々に加熱される（以上、第１工程）。
【００４１】
対象物用温度測定器３４から出力される測定信号ＴＳが切替器２２に入力されて、対象物用温度測定器３４で測定された温度値Ａが、初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅ΔＴ内の特定温度値に到達したことが判定されると、温度設定手段１５の対象物１２の設定温度を初期目標値から温度値Ａに変更する変更指令信号が出力され、変更指令信号を受けて温度パターン設定部２３では、対象物１２の設定温度が初期目標値から温度値Ａに変更される。これによって、温度パターン設定部２３からは、対象物１２の温度を温度値Ａに加熱保持する温度信号ＴＰＳ１が出力される。ここで、温度信号ＴＰＳ１は、設定温度が温度値Ａに変更された温度設定手段１５から出力される温度信号で、対象物用温度測定器３４で温度値Ａが測定された際に対象物用温度測定器３４から出力される測定信号と同値となる（以上、第２工程）。
【００４２】
切替器２２から変更指令信号が出力されると、すなわち、対象物用温度測定器３４で測定される温度値が特定温度値となった以降の期間では、温度パターン設定部２３からは対象物１２を加熱保持する温度を温度値Ａにする温度信号ＴＰＳ１が制御手段１６に入力される。そして、制御手段１６では、温度パターン設定部２３から入力される温度信号ＴＰＳ１と、対象物用温度測定器３４から入力される測定信号ＴＳに基づいて、入力された温度信号ＴＰＳ１及び測定信号ＴＳの差が少なくなるように、すなわち、測定信号ＴＳが温度信号ＴＰＳ１となるように電気ヒータ１８に電力を供給する加熱電源部１９を操作する新たな制御信号Ｙｂを演算し、得られた制御信号Ｙｂを加熱電源部１９に向けて出力する。これによって、制御信号Ｙｂ、すなわち、ｆ（ＴＰ０−ＴＰＣ１）＋ｇ（ＴＰＳ１−ＴＳ）に基づいて加熱手段１１の電気ヒータ１８に供給する電力が制御されて、加熱炉１３内の対象物１２は温度値Ａに加熱保持される。なお、ＴＰ０は対象物用温度測定器３４で測定された温度値が特定温度値に到達したときに温度設定手段１５から出力される温度信号であり、ＴＰＣ１は対象物用温度測定器３４で測定された温度値が特定温度値に到達したときに加熱手段制御用温度測定器３７から出力される温度信号である。
【００４３】
加熱炉１３内の温度が温度値Ａに加熱保持されると、時間の経過と共に加熱炉１３内の温度と対象物１２の温度は熱平衡状態になるので、対象物１２の温度も、温度値Ａに対して予め設定された変動幅ΔＵ内の温度に入るようになる。なお、対象物１２の温度は、対象物用温度測定器３４の測定信号ＴＳを温度指示計２６に入力することにより求められる。
【００４４】
対象物１２を加熱保持する温度を初期目標値から温度値Ａに変更した場合、制御手段１６から出力される新たな制御信号Ｙｂがｆ（ＴＰ０−ＴＰＣ１）＋ｇ（ＴＰＳ１−ＴＳ）となって、制御信号Ｙｂに定数項ｆ（ＴＰ０−ＴＰＣ１）が存在する。そして、ｆ（ＴＰ０−ＴＰＣ１）は、温度パターン設定部２３の設定温度が温度値Ａに変更される直前に制御手段１６から加熱電源部１９に向けて出力された制御信号Ｙａと同値であるので、温度設定手段１５で設定温度が初期目標値から温度値Ａに変更される前後で、ＹａとＹｂの値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う加熱炉１３内の温度変動を抑制することができる。また、対象物１２を加熱保持する温度を初期目標値から温度値Ａに変更しない場合と比べて、加熱炉１３内の温度を、温度値Ａに対して設定温度許容幅ΔＴより小さく、ｇの関数形に依存した変動幅ΔＵ内の温度に短時間で到達させて保持することができる。
【００４５】
また、加熱炉１３内の温度が設定温度許容幅ΔＴ内の温度で加熱保持されている状態で、対象物１２の温度が、温度値Ａの近傍で設定温度が温度値Ａに変更されて温度変動幅が予め設定された変動幅内となるのに要する時間より短い時間で温度変動幅を予め設定された変動幅内にすることが可能となる温度値Ｂとなったことが温度設定手段１５の図示しない温度表示部の表値から確認された場合、例えば、切替器２２に設けられた図示しない手動スイッチを操作して切替器２２から再変更指令信号を出力する。これによって、温度パターン設定部２３では設定温度が温度値Ｂに変更され、温度パターン設定部２３からは対象物１２の温度を温度値Ｂに加熱保持する温度信号ＴＰＳ２が出力される。そして、制御手段１６では、温度パターン設定部２３から入力される温度信号ＴＰＳ２と、対象物用温度測定器３４から出力される測定信号ＴＳに基づいて、入力された温度信号ＴＰＳ２及び測定信号ＴＳの差が少なくなるように、すなわち、測定信号ＴＳが温度信号ＴＰＳ２となるように電気ヒータ１８に電力を供給する加熱電源部１９を操作する更に新たな制御信号Ｙｃを演算し、得られた制御信号Ｙｃを加熱電源部１９に向けて出力する。これによって、制御信号Ｙｃ、すなわち、Ｙ０＋ｈ（ＴＰＳ２−ＴＳ）に基づいて加熱手段１１の電気ヒータ１８に供給する電力が制御されて、加熱炉１３内の対象物１２は温度値Ｂに加熱保持されるようになる。
【００４６】
ここで、対象物１２を加熱保持する温度を温度値Ａから温度値Ｂに変更した場合、制御手段１６から出力される更に新たな制御信号ＹｃがＹ０＋ｈ（ＴＰＳ２−ＴＳ）となって、制御信号Ｙｃに定数項Ｙ０が存在する。そして、Ｙ０は、温度パターン設定部２３の設定温度が温度値Ｂに変更される直前に制御手段１６から加熱電源部１９に向けて出力された制御信号Ｙｂと同値であるので、温度設定手段１５で設定温度が温度値Ａから温度値Ｂに変更される前後で、ＹｂとＹｃの値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う加熱炉１３内の温度変動を抑制することができ、対象物１２の温度を、温度値Ｂに対してｈの関数形に依存した変動幅ΔＳ内の温度に短時間で到達させて保持することができる。なお、対象物用温度測定器３４で温度値Ｂが繰り返し測定される度に切替器２２から再変更指令信号を温度パターン設定部２３及び制御手段１６に繰り返し入力する場合は、温度パターン設定部２３では再変更指令信号を受ける度に設定温度を温度値Ｂに変更し対象物１２の温度を温度値Ｂに加熱保持する温度信号ＴＰＳ２を制御手段１６に出力し、制御手段１６では再変更指令信号が入力される毎に、設定温度が温度値Ｂに変更された温度パターン設定部２３から入力される温度信号ＴＰＳ２と対象物用温度測定器３４から入力される測定信号ＴＳに基づいて更に新たな制御信号Ｙｃを演算して加熱電源部１９に繰り返し出力することになる。これによって、対象物１２の温度を温度値Ａの近傍の温度値Ｂにおいて、より短い時間で変動幅ΔＳ内にすることが可能となる（以上、第３工程）。
【００４７】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、切替器、温度パターン設定部、及び制御手段を個別の機器で構成したが、パーソナルコンピュータに切替器、温度パターン設定部、及び制御手段の各機能を発現するプログラムを搭載することで構成することもできる。
【００４８】
第１の実施の形態では、温度測定手段で測定した加熱部に近接した部位の加熱炉温度、第２の実施の形態では、温度測定手段で測定した対象物に近接した部位の加熱炉温度をそれぞれ測定して温度設定手段に入力し、加熱炉温度が目標温度に対して予め定められた設定温度許容幅内となる許容温度に到達したことを検知して、対象物を加熱保持する温度を目標温度から許容温度範囲内の新たな温度に自動で変更したが、手動で変更するようにしてもよい。
【００４９】
更に、加熱炉の温度変化特性が明らかであれば、温度パターン設定部からの温度信号に対する加熱炉温度又は対象物温度の追従状況が把握できるので、温度測定手段で測定された温度値Ａが、初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達するのに要する時間を推定することができる。このため、初期目標値に相当する温度信号が温度パターン設定部から出力されてから所定時間経過後に、設定温度を温度測定手段で測定された温度値Ａ、すなわち初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅内の特定温度値に自動変更するようにしてもよい。また、初期目標値に相当する温度信号が温度パターン設定部から出力されてから、温度測定手段で測定される温度の時間微分値の絶対値が一定値未満（すなわち、温度変化が収束傾向）となったときに、設定温度を初期目標値から温度測定手段で測定された温度値Ａ、すなわち初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅内の特定温度値に自動変更するようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱炉の説明図である。
【図２】同加熱装置の温度制御方法による加熱炉の温度制御状態を示す説明図である。
【図３】同加熱装置の温度制御方法の変形例に係る加熱炉の温度制御状態を示す説明図、
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱炉の説明図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱炉の説明図である。
【図６】従来例に係る加熱炉の温度制御方法が適用される加熱炉の説明図である。
【図７】従来例に係る加熱炉の温度制御方法が適用される別の加熱炉の説明図である。
【図８】従来例に係る加熱炉の温度制御方法による加熱炉の温度制御状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０：加熱装置、１１：加熱手段、１２：対象物、１３：加熱炉、１４：温度測定手段、１５：温度設定手段、１６：制御手段、１７：外殻部、１８：電気ヒータ、１９：加熱電源部、２０：温度検出部、２１：熱電対、２２：切替器、２３：温度パターン設定部、２４：温度検出部、２５：熱電対、２６：温度指示計、２７：加熱装置、２８：温度検出部、２９：熱電対、３０：温度測定手段、３１：加熱装置、３２：温度検出部、３３：熱電対、３４：対象物用温度測定器、３５：温度検出部、３６：熱電対、３７：加熱手段制御用温度測定器、３８：温度測定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱炉内に収容した対象物を初期目標値に向けて加熱し、加熱炉内の温度が初期目標値に対して予め決められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達すると、加熱炉内の温度を特定温度値に対して設定温度許容幅より小さく設定された変動幅内に保持する加熱装置の温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気ヒータを用いた加熱炉の温度制御方法では、特許文献１に記載されているように、加熱炉に炉内温度を測定する温度測定器（熱電対）と、温度測定器からの温度信号に基づいて電気ヒータを制御する制御回路とを設け、制御回路で設定される炉内の設定温度信号を基準に電気ヒータを制御して炉内の温度を制御している。具体的には、図６に示すように、加熱炉１００内に対象物１０１の温度を測定する対象物温度測定器１０２及び加熱炉１００内の温度を測定する制御用温度測定器１０３を個別に設け、加熱炉１００の温度制御パターンを設定する設定器１０４より出力される温度設定値信号ＴＸと、制御用温度測定器１０３で加熱炉１００内の温度を測定した際に制御用温度測定器１０３から出力される温度信号ＴＰＣとを制御回路１０５に入力して加熱電源用制御信号Ｙ１を求め、この信号により加熱用電源１０６から加熱炉内ヒータ１０７に供給する電力を制御している。そして、対象物温度測定器１０２から出力される対象物温度信号ＴＰＳを温度指示計１０８に入力して、対象物１０１の温度を確認している。
【０００３】
あるいは、図７に示すように、加熱炉１０９内に対象物１０１の温度を測定する対象物温度測定器１０２を設け、対象物１０１の目標温度を設定する設定器１０４より出される温度設定値信号ＴＸと、対象物温度測定器１０２で対象物１０１の温度を測定した際に対象物温度測定器１０２から出力される対象物温度信号ＴＰＳとを制御回路１０５に入力して加熱電源用制御信号Ｙ２を求め、この信号により加熱用電源１０６から加熱炉内ヒータ１１０に供給する電力を制御している。そして、対象物温度測定器１０２から出力される対象物温度信号ＴＰＳを温度指示計１０８に入力して、対象物１０１の温度を確認している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７７０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、例えば、図８に示すように、温度設定値信号ＴＸが、昇温開始温度Ｔｉから目標温度ＴＸ０までは所定の昇温プログラムに基づいて上昇し、目標温度ＴＸ０に到達するとその温度で保持されるという温度制御パターンに基づいて加熱炉１００、１０９を運転する場合、制御用温度測定器１０３から出力される温度信号ＴＰＣ、あるいは対象物温度測定器１０２から出力される対象物温度信号ＴＰＳの変化に素早く応答して加熱電源用制御信号Ｙ１、Ｙ２を演算して加熱炉内ヒータ１０７、１１０に供給する電力を制御すると、応答例１に示すように温度信号ＴＰＣ、あるいは対象物温度信号ＴＰＳはオーバーシュートをしながら目標温度ＴＸ０に漸近する応答を示す。また、温度信号ＴＰＣ、あるいは対象物温度信号ＴＰＳの変化に遅く応答して加熱電源用制御信号Ｙ１、Ｙ２を演算して加熱炉内ヒータ１０７、１１０に供給する電力を制御すると、応答例２に示すように温度信号ＴＰＣ、あるいは対象物温度信号ＴＰＳはゆっくり目標温度ＴＸ０に漸近する応答を示す。そして、いずれの場合も、最終段階においては、制御対象温度（図６では制御用温度測定器１０３から出力される温度信号ＴＰＣ、図７では対象物温度測定器１０２から出力される対象物温度信号ＴＰＳ）は目標温度ＴＸ０に対して設定温度許容幅の範囲内で一致し、かつ制御対象温度の変動が許容できる変動幅以内となるとき目的が達成される。ここで、変動幅とは、ある設定された時間内において制御対象温度に生じる温度の変動幅であり、通常の温度制御においては、設定温度許容幅と変動幅は同一となることが多い。
しかしながら、設定温度許容幅に比較して小さな変動幅が要求される場合では、温度設定値信号ＴＸが目標温度ＴＸ０に達した後、対象物温度が設定温度許容幅内に入るのに要する時間に比較して、対象物温度の変動が変動幅内に入るのに要する時間（以下、従来時間Ｔａとする）が格段に長く、結果として対象物温度を、目標温度ＴＸ０の設定温度許容幅内に到達させると共に、目標温度ＴＸ０の変動幅内にも到達させるまでに長時間を要するという問題が生じている。
【０００６】
本発明は係る事情に鑑みてなされたもので、加熱炉内に収容した対象物を初期目標値に向けて加熱し、加熱炉内の温度が初期目標値に対して予め決められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達すると、加熱炉内の温度又は対象物の温度を特定温度値に対して設定温度許容幅より小さく設定された変動幅内に従来時間Ｔａよりも短時間で到達させて保持することが可能な加熱装置の温度制御方法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】
前記目的に沿う第１の発明に係る加熱装置の温度制御方法は、加熱手段を備え収納された対象物を加熱する加熱炉と、前記加熱炉内の温度を測定する温度測定手段と、前記対象物を加熱保持する際に目標となる設定温度に到達するまでの温度変化パターンを設定する温度設定手段と、前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段から出力される加熱炉温度信号に基づいて前記加熱手段を制御する制御手段とを備えた加熱装置の温度制御方法において、
初期目標値を前記設定温度とした前記温度設定手段の温度信号及び前記温度測定手段によって計測された加熱炉温度信号を前記制御手段に入力して前記加熱手段を制御する制御信号を求め、該制御信号に基づいて前記加熱手段を制御して前記対象物を加熱する第１工程と、
前記温度測定手段で測定された温度値Ａが、前記初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達したことを前記温度設定手段で判定して、前記温度設定手段の前記対象物の設定温度を前記初期目標値から温度値Ａに変更する第２工程と、
前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段で測定された加熱炉温度信号を前記制御手段に入力して前記加熱手段を制御する新たな制御信号を求め、前記加熱炉内の温度を前記特定温度値に対して予め設定された変動幅内の温度にする第３工程とを有する。
【０００８】
第１の発明に係る加熱装置の温度制御方法において、前記制御信号Ｙａ及び前記新たな制御信号Ｙｂは以下の式で表すことができる。
（１）前記温度測定手段で測定される温度値が前記特定温度値になる前の期間
Ｙａ＝ｆ（ＴＸ−Ｔ）
（２）前記温度測定手段で測定される温度値が前記特定温度値となった以降の期間
Ｙｂ＝ｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）＋ｇ（ＴＰ１−Ｔ）
ここで、ＴＸは前記初期目標値を前記設定温度としたときに前記温度設定手段から出力される温度信号、Ｔは前記温度測定手段から出力される加熱炉温度信号、ＴＰ０は前記温度測定手段で測定された温度値が前記特定温度値に到達したときに前記温度設定手段から出力される温度信号、ＴＰ１は前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号で、該温度測定手段で温度値Ａが測定された際に該温度測定手段から出力される加熱炉温度信号と同値であり、ｆ及びｇは関数である。
【０００９】
第１の発明に係る加熱装置の温度制御方法において、前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段で測定された加熱炉温度信号に基づく前記新たな制御信号で前記加熱手段が制御されている際に、前記温度測定手段で前記温度値Ａの近傍で前記設定温度が該温度値Ａに変更されて温度変動幅が前記予め設定された変動幅内となるのに要する時間より短い時間で温度変動幅を前記予め設定された変動幅内にすることが可能となる温度値Ｂが測定されると、前記温度設定手段の設定温度を前記温度値Ｂに変更し、前記設定温度が温度値Ｂに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段で測定された加熱炉温度信号を前記制御手段に入力して前記加熱手段を制御する更に新たな制御信号を求め、該更に新たな制御信号で前記加熱手段を制御することが好ましい。そして、前記更に新たな制御信号Ｙｃは以下の式で表すことができる。
Ｙｃ＝Ｙ０＋ｈ（ＴＰ２−Ｔ）
ここで、Ｙ０は前記温度測定手段で温度値Ｂが測定された際に前記制御手段から出力されていた制御信号値、ＴＰ２は前記設定温度が温度値Ｂに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号で、前記温度測定手段で温度値Ｂが測定された際に該温度測定手段から出力される加熱炉温度信号と同値であり、Ｔは前記温度測定手段から出力される加熱炉温度信号、ｈは関数である。
【００１０】
前記目的に沿う第２の発明に係る加熱装置の温度制御方法において、加熱手段を備え収納された対象物を加熱する加熱炉と、前記加熱炉内の温度を測定する温度測定手段と、前記対象物を加熱保持する際に目標となる設定温度に到達するまでの温度変化パターンを設定する温度設定手段と、前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段から出力される測定信号に基づいて前記加熱手段を制御する制御手段とを備えた加熱装置の温度制御方法において、
前記温度測定手段は、前記加熱炉内の雰囲気温度を測定する加熱手段制御用温度測定器と、前記対象物の表面又は近傍の雰囲気温度を測定を測定する対象物用温度測定器とを有し、
前記制御手段に、初期目標値を前記設定温度とした前記温度設定手段の温度信号及び前記加熱手段制御用温度測定器から出力される測定信号を入力して前記加熱手段を制御する制御信号を求め、該制御信号に基づいて前記加熱手段を制御して前記対象物を加熱する第１工程と、
前記対象物用温度測定器で測定された温度値Ａが、前記初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達したことを前記温度設定手段で判定して、前記温度設定手段の前記対象物の設定温度を前記初期目標値から温度値Ａに変更する第２工程と、
前記制御手段に、前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記対象物用温度測定器から出力される測定信号を入力して、前記加熱手段を制御する新たな制御信号を求め、前記対象物の温度を前記特定温度値に対して予め設定された変動幅内の温度にする第３工程とを有する。
【００１１】
第２の発明に係る加熱装置の温度制御方法において、前記制御信号Ｙａ及び前記新たな制御信号Ｙｂは以下の式で表すことができる。
（１）前記対象物用温度測定器で測定される温度値が前記特定温度値になる前の期間
Ｙａ＝ｆ（ＴＸ−ＴＣ）
（２）前記対象物用温度測定器で測定される温度値が前記特定温度値となった以降の期間
Ｙｂ＝ｆ（ＴＰ０−ＴＰＣ１）＋ｇ（ＴＰＳ１−ＴＳ）
ここで、ＴＸは前記初期目標値を前記設定温度としたときに前記温度設定手段から出力される温度信号、ＴＣは前記加熱手段制御用温度測定器から出力される測定信号、ＴＰ０は前記対象物用温度測定器で測定された温度値が前記特定温度値に到達したときに前記温度設定手段から出力される温度信号、ＴＰＣ１は前記対象物用温度測定器で測定された温度値が前記特定温度値に到達したときに前記加熱手段制御用温度測定器から出力される温度信号、ＴＰＳ１は前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号で、該対象物用温度測定器で温度値Ａが測定された際に該対象物用温度測定器から出力される測定信号と同値であり、ＴＳは該対象物用温度測定器から出力される測定信号であり、ｆ及びｇは関数ある。
【００１２】
第２の発明に係る加熱装置の温度制御方法において、前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記対象物用温度測定器で測定された測定信号に基づく前記新たな制御信号で前記加熱手段が制御されている際に、前記対象物用温度測定器で前記温度値Ａの近傍で前記設定温度が該温度値Ａに変更されて温度変動幅が前記予め設定された変動幅内となるのに要する時間より短い時間で温度変動幅を前記予め設定された変動幅内にすることが可能となる温度値Ｂが測定されると、前記温度設定手段の設定温度を前記温度値Ｂに変更し、前記設定温度が温度値Ｂに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記対象物用温度測定器で測定された測定信号を前記制御手段に入力して前記加熱手段を制御する更に新たな制御信号を求め、該更に新たな制御信号で前記加熱手段を制御することが好ましい。そして、前記更に新たな制御信号Ｙｃは以下の式で表すことができる。
Ｙｃ＝Ｙ０＋ｈ（ＴＰＳ２−ＴＳ）
ここで、Ｙ０は前記対象物用温度測定器で温度値Ｂが測定された際に前記制御手段から出力されていた制御信号値、ＴＰＳ２は前記設定温度が温度値Ｂに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号で、前記対象物用温度測定器で温度値Ｂが測定された際に該対象物用温度測定器から出力される測定信号と同値であり、ＴＳは前記対象物用温度測定器から出力される測定信号、ｈは関数である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜４記載の加熱装置の温度制御方法においては、温度測定手段で測定された温度値Ａが、初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達したことが温度設定手段で判定されると、温度設定手段の対象物の設定温度を初期目標値から温度値Ａに変更するので、加熱炉の温度が温度測定手段で測定された温度値Ａとなるように制御されることになって、加熱手段の出力変動幅を小さくすることができ、加熱炉の温度を特定温度値に対して設定温度許容幅より小さく設定された変動幅内に従来時間Ｔａよりも(以下、同じ)短時間で到達させて保持することが可能となる。
【００１４】
特に、請求項２記載の加熱装置の温度制御方法においては、新たな制御信号Ｙｂにｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）の項が存在するので、温度設定手段の対象物の設定温度が初期目標値から温度値Ａに変更される前後で、ＹａとＹｂの値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う温度変動を抑制することが可能になる。更に、ｇの関数形を選択することで、加熱炉の温度を特定温度値に対して設定温度許容幅より小さく設定された変動幅内に短時間で到達させることができる。
【００１５】
請求項３記載の加熱装置の温度制御方法においては、加熱炉の温度を特定温度値に対して予め設定された変動幅内の温度に更に短時間で到達させて保持することが可能となる。
請求項４記載の加熱装置の温度制御方法においては、更に新たな制御信号ＹｃにＹ０の項が存在するので、設定温度の変更の前後で温度設定手段から出力さる制御信号値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う温度変動を抑制することが可能になる。更に、ｈの関数形を選択することで、加熱炉の温度を特定温度値に対して設定温度許容幅より小さく設定された変動幅内に短時間で到達させることができる。
【００１６】
請求項５〜８記載の加熱装置の温度制御方法においては、対象物用温度測定器で測定された温度値Ａが、初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達したことが温度設定手段で判定されると、温度設定手段の対象物の設定温度を初期目標値から温度値Ａに変更するので、加熱炉の温度が対象物用温度測定器で測定された温度値Ａとなるように制御されることになって、加熱手段の出力変動幅を小さくすることができ、対象物の温度を特定温度値に対して設定温度許容幅より小さく設定された変動幅内に到達させて保持することが可能となる。
【００１７】
特に、請求項６記載の加熱装置の温度制御方法においては、新たな制御信号Ｙｂにｆ（ＴＰ０−ＴＰＣ１）の項が存在するので、温度設定手段の対象物の設定温度が初期目標値から温度値Ａに変更される前後で、ＹａとＹｂの値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う温度変動を抑制することが可能になる。更に、ｇの関数形を選定することで、対象物の温度を特定温度値に対して設定温度許容幅より小さく設定された変動幅内に短時間で到達させることができる。
【００１８】
請求項７記載の加熱装置の温度制御方法においては、対象物の温度を特定温度値に対して予め設定された変動幅内の温度に更に短時間で到達させて保持することが可能となる。
請求項８記載の加熱装置の温度制御方法においては、更に新たな制御信号ＹｃにＹ０の項が存在するので、設定温度の変更の前後で温度設定手段から出力さる制御信号値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う温度変動を抑制することが可能になる。更に、ｈの関数形を選択することで、加熱炉の温度を特定温度値に対して設定温度許容幅より小さく設定された変動幅内に短時間で到達させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１は本発明の第１の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱装置の説明図、図２は同加熱装置の温度制御方法による加熱炉の温度制御状態を示す説明図、図３は同加熱装置の温度制御方法の変形例に係る加熱炉の温度制御状態を示す説明図、図４は本発明の第２の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱装置の説明図、図５は本発明の第３の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱装置の説明図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱装置１０は、加熱手段１１を備え収納された対象物１２を加熱する加熱炉１３と、加熱炉１３内の温度を測定する温度測定手段１４と、対象物１２を加熱保持する際に目標となる設定温度に到達するまでの温度変化パターンを設定する温度設定手段１５と、温度設定手段１５から出力される温度信号及び温度測定手段１４から出力される加熱炉温度信号Ｔに基づいて加熱手段１１を制御する制御手段１６とを備えている。以下詳細に説明する。
【００２１】
加熱炉１３は、例えば、金属製の外殻部１７と、外殻部１７の内面側に設けられ耐火断熱材により構成される図示しない断熱部とを有している。そして、対象物１２は、断熱部の内側空間内に設けられた図示しない支持台上に載置される。また、加熱手段１１は、断熱部の内側空間内に設けられた加熱部の一例である電気ヒータ１８と、電気ヒータ１８に電力を供給する加熱電源部１９とを有している。更に、温度測定手段１４は、加熱炉１３内に温度検出部２０が設けられて、加熱炉１３内の雰囲気温度を測定する熱電対２１を有しており、熱電対２１の出力端子は温度設定手段１５及び制御手段１６の各入力端子と接続している。
このような構成とすることにより、電気ヒータ１８に加熱電源部１９から電力を供給することにより電気ヒータ１８を発熱させて、支持台に載置された対象物１２を加熱することができる。そして、熱電対２１で加熱炉１３内の温度を測定し加熱炉温度信号ＴＰＣとして、温度設定手段１５及び制御手段１６にそれぞれ出力することができる。
【００２２】
温度設定手段１５は、熱電対２１から出力される加熱炉温度信号Ｔを受け入れて、加熱炉１３内の温度値Ａが初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅ΔＴ（図２参照）内の特定温度値に到達したことを判定して、温度設定手段１５の対象物１２の設定温度をを加熱当初に設定した初期目標値から温度値Ａに変更する変更指令信号を出力する第１の信号出力機能を備えた切替器２２を有している。また、温度設定手段１５は、対象物１２を初期目標値まで加熱する際の温度変化パターンを設定しその温度変化パターンに対応する温度信号ＴＸを制御手段１６に出力する初期温度設定機能と、切替器２２からの変更指令信号を受けて設定温度を温度値Ａに変更したときに、加熱炉１３内の温度を温度値Ａに加熱保持するような温度信号ＴＰ１を制御手段１６に出力する第１の温度設定変更機能を備えた温度パターン設定部２３を有している。
【００２３】
ここで、切替器２２は、設定温度が温度値Ａに変更されて温度パターン設定部２３から加熱炉１３内の温度を温度値Ａに加熱保持するような温度信号ＴＰ１を制御手段１６に出力している際に、温度値Ａの近傍で、設定温度が温度値Ａに変更されて温度変動幅が予め設定された変動幅内となるのに要する時間より短い時間で温度変動幅を予め設定された変動幅内にすることが可能となる温度値Ｂが熱電対２１で測定されると入力される信号（例えば、熱電対２１で温度値Ｂが最初に測定された時点で、又は温度値Ｂが繰り返し測定される度に手動スイッチの操作により発生する信号）に基づいて温度パターン設定部２３の設定温度を温度値Ｂに変更する再変更指令信号を出力する第２の信号出力機能を更に備え、温度パターン設定部２３は、切替器２２からの再変更指令信号を受ける度に設定温度を温度値Ｂに変更し加熱炉１３内の温度を温度値Ｂに加熱保持するような温度信号ＴＰ２を制御手段１６に繰り返し出力する第２の温度設定変更機能を更に備えている。そして、温度設定手段１５は、第１、第２の信号出力機能、初期温度設定機能、第１、第２の温度設定変更機能をそれぞれ発現するプログラムをマイクロコンピュータに搭載することにより形成することができる。
【００２４】
このような構成とすることにより、温度測定手段１４の熱電対２１で測定される温度値が特定温度値になる前の期間は、温度設定手段１５から制御手段１６に向けて、対象物１２を初期目標値まで加熱する温度変化パターンに対応する温度信号ＴＸが出力され、加熱手段１１では、温度変化パターンに従った加熱が行なわれる。そして、温度測定手段１４の熱電対２１で測定される温度値が特定温度値となった以降の期間は、温度設定手段１５から制御手段１６に向けて、加熱炉１３内の温度を温度値Ａに加熱保持するような温度信号ＴＰ１が出力され、加熱手段１１で加熱炉１３内の温度を温度値Ａに保持する加熱を行なうことができる。更に、加熱炉１３内の温度を温度値Ａに保持する加熱が行なわれている際に、温度値Ａの近傍でより短い時間で温度変動幅を予め設定された変動幅内にすることが可能となる温度値Ｂが熱電対２１で測定されて切替器２２からの再変更指令信号を受ける度に温度パターン設定部２３の設定温度を温度値Ｂに変更し、温度パターン設定部２３から加熱炉１３内の温度を温度値Ｂに加熱保持するような温度信号ＴＰ２を制御手段１６に出力して、加熱手段１１で加熱炉１３内の温度を温度値Ｂに保持する加熱を行なうことができる。
【００２５】
制御手段１６は、切替器２２からの変更指令信号が入力されるまでは、すなわち、温度測定手段１４の熱電対２１で測定される温度値が特定温度値になる前の期間においては、温度パターン設定部２３から入力される温度信号ＴＸ（対象物１２を初期目標値まで加熱する温度変化パターンに対応する温度信号）と、温度測定手段１４の熱電対２１から出力される加熱炉温度信号Ｔに基づいて、制御信号Ｙａとしてｆ（ＴＸ−Ｔ）を演算して加熱電源部１９に出力する初期演算出力機能を有している。ここで、ｆは温度信号の関数である。これにより、温度信号ＴＸと加熱炉温度信号Ｔの差が少なくなるように加熱電源部１９が制御される。
【００２６】
また、制御手段１６は、切替器２２からの変更指令信号が入力されてからは、すなわち、熱電対２１で測定される温度値が特定温度値となった以降の期間においては、設定温度が温度値Ａに変更された温度パターン設定部２３から入力される温度信号（加熱炉１３内の温度を温度値Ａに加熱保持する温度信号）ＴＰ１と、熱電対２１から出力される加熱炉温度信号Ｔに基づいてに基づいて、新たな制御信号Ｙｂとしてｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）＋ｇ（ＴＰ１−Ｔ）を演算して加熱電源部１９に出力する第１の演算出力機能を有している。ここで、ＴＰ０は設定温度変更前に温度設定手段１５から出力される設定した温度変化パターンに基づく温度信号で、ｇは温度信号の関数である。これにより、温度信号ＴＰ１と加熱炉温度信号Ｔの差が少なくなるように加熱電源部１９が制御される。また、新たな制御信号Ｙｂにｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）という定数項が存在するので、温度設定手段１５の対象物１２の設定温度が初期目標値から温度値Ａに変更される前後で、ＹａとＹｂの値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う加熱炉１３内の温度変動を抑制することができる。
【００２７】
また、制御手段１６は、切替器２２からの再変更指令信号が入力される毎に、設定温度が温度値Ｂに変更された温度パターン設定部２３から入力される温度信号（加熱炉１３内の温度を温度値Ｂに加熱保持する温度信号）ＴＰ２と、熱電対２１から出力される加熱炉温度信号Ｔに基づいて更に新たな制御信号Ｙｃとして、Ｙ０＋ｈ（ＴＰ２−Ｔ）を演算して加熱電源部１９に繰り返し出力する第２の演算出力機能を有している。
ここで、Ｙ０は熱電対２１で温度値Ｂが測定された際に制御手段１６から新たな制御信号として出力されていた制御信号値で、ｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）＋ｇ（ＴＰ１−ＴＰ２）であり、ＴＰ２は設定温度が温度値Ｂに変更された温度設定手段１５から出力される温度信号で、温度設定手段１５で温度値Ｂが測定された際に温度測定手段１４から出力される加熱炉温度信号と同値であり、ｈは温度信号の関数である。これにより、温度信号ＴＰ２と加熱炉温度信号Ｔの差が少なくなるように加熱電源部１９が制御される。また、更に新たな制御信号ＹｃにＹ０という定数項が存在するので、温度設定手段１５の対象物１２の設定温度が温度値Ｂに変更される前後で、制御信号値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う加熱炉１３内の温度変動を抑制することができる。なお、制御手段１６は、初期演算出力機能、第１、第２の演算出力機能を発現するプログラムをマイクロコンピュータに搭載することにより形成することができる。
【００２８】
ここで、ｆは、広い温度範囲の制御に適した関数形を有し、ｇ及びｈは狭い温度範囲の制御に適した関数であり、ＰＩＤ制御で使用されているＰＩＤ制御関数を使用する。例えば、ＴＸ−Ｔの差又はＴＰ１−Ｔの差の時間変化をｅ（ｔ）と表すと、ｆ、ｇ、ｈの関数形は、ｅ（ｔ）に比例した出力を出す比例動作関数部Ｐと、ｅ（ｔ）の時間積分に比例した出力を出す積分動作関数部Ｉと、ｅ（ｔ）の時間部分に比例する出力を出す微分動作関数部Ｄの和として表せる。ここで、Ｐ＝ＫＰｅ（ｔ）、Ｉ＝（ＫＰ／ＳＩ）∫ｅ（ｔ）ｄｔ、Ｄ＝（ＫＰ／ＳＤ）（ｄｅ（ｔ）／ｄｔ）であり、ＫＰは比例動作の大きさを示す定数、ＳＩは積分時間、ＳＤは微分時間である。そして、ＫＰ、ＳＩ、及びＳＤの値を加熱炉１３の特性に合わせて設定することで、ｆ、ｇ、ｈの各関数形を具体的に決定することができる。
【００２９】
続いて、本発明の第１の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱装置１０の使用方法について説明する。
先ず、加熱炉１３の図示しない扉を開けて加熱炉１３内に設けられた支持台上に対象物１２を載置して扉を閉じる。次いで、温度設定手段１５の温度パターン設定部２３を用いて、対象物１２を加熱保持する際に目標となる設定温度として初期目標値を決めて、初期目標値に到達するまでの温度変化パターンを設定する。また、切替器２２に初期目標値に対しての設定温度許容幅ΔＴを入力する。そして、温度パターン設定部２３の運転を開始する。
【００３０】
温度パターン設定部２３の運転を開始すると、熱電対２１から出力される加熱炉温度信号Ｔは、温度設定手段１５の温度パターン設定部２３及び切替器２２と、制御手段１６にそれぞれ入力され、温度パターン設定部２３からは設定された温度変化パターンに基づく温度信号ＴＸが制御手段１６に入力される。続いて、制御手段１６では、入力された温度信号ＴＸ及び加熱炉温度信号Ｔの差が少なくなるように、すなわち、加熱炉温度信号Ｔが温度信号ＴＸとなるように電気ヒータ１８に電力を供給する加熱電源部１９を操作する制御信号Ｙａを演算し、得られた制御信号Ｙａを加熱電源部１９に向けて出力する。これによって、制御信号Ｙａに基づいて加熱手段１１の電気ヒータ１８に供給する電力が制御されて、図２に示すように、加熱炉１３内の対象物１２は初期目標値に向けて徐々に加熱される（以上、第１工程）。
【００３１】
熱電対２１から出力される加熱炉温度信号Ｔが切替器２２に入力されて、熱電対２１で測定された温度値Ａが、初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅ΔＴ内の特定温度値に到達したことが判定されると、温度設定手段１５の対象物１２の設定温度を初期目標値から温度値Ａに変更する変更指令信号が出力され、変更指令信号を受けて温度パターン設定部２３では、対象物１２の設定温度が初期目標値から温度値Ａに変更される。これによって、温度パターン設定部２３からは、加熱炉１３内の温度を温度値Ａに加熱保持する温度信号ＴＰ１が出力される。ここで、温度信号ＴＰ１は、熱電対２１で温度値Ａが測定された際に熱電対２１から出力される加熱炉温度信号と同値となる（以上、第２工程）。
【００３２】
切替器２２から変更指令信号が出力されると、すなわち、熱電対２１で測定される温度値が特定温度値となった以降の期間では、温度パターン設定部２３からは対象物１２を加熱保持する温度を温度値Ａにする温度信号ＴＰ１が制御手段１６に入力される。そして、制御手段１６では、温度パターン設定部２３から入力される温度信号ＴＰ１と、熱電対２１から入力される加熱炉温度信号Ｔに基づいて、入力された温度信号ＴＰ１及び加熱炉温度信号Ｔの差が少なくなるように、すなわち、加熱炉温度信号Ｔが温度信号ＴＰ１となるように電気ヒータ１８に電力を供給する加熱電源部１９を操作する新たな制御信号Ｙｂを演算し、得られた制御信号Ｙｂを加熱電源部１９に向けて出力する。これによって、制御信号Ｙｂ、すなわち、ｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）＋ｇ（ＴＰ１−Ｔ）に基づいて加熱手段１１の電気ヒータ１８に供給する電力が制御されて、図２に示すように、加熱炉１３内の対象物１２は温度値Ａに加熱保持される。
【００３３】
加熱炉１３内の温度が温度値Ａに加熱保持されると、時間の経過と共に加熱炉１３内の温度と対象物１２の温度は熱平衡状態になるので、対象物１２の温度も、温度値Ａに対して予め設定された変動幅ΔＵ内の温度に入るようになる。なお、対象物１２の温度は、温度検出部２４が対象物１２に近接して配置した熱電対２５の対象物温度信号TＰＳを温度指示計２６に入力することにより求められる。
【００３４】
対象物１２を加熱保持する温度を初期目標値から温度値Ａに変更した場合、制御手段１６から出力される新たな制御信号Ｙｂがｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）＋ｇ（ＴＰ１−Ｔ）となって、制御信号Ｙｂに定数項ｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）が存在する。そして、ｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）は、温度パターン設定部２３の設定温度が温度値Ａに変更される直前に制御手段１６から加熱電源部１９に向けて出力された制御信号Ｙａと同値であるので、温度設定手段１５で設定温度が初期目標値から温度値Ａに変更される前後で、ＹａとＹｂの値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う加熱炉１３内の温度変動を抑制することができる。そして、図２に示すように、対象物１２を加熱保持する温度を初期目標値から温度値Ａに変更しない場合と比べて、加熱炉１３内の温度を、温度値Ａに対して設定温度許容幅ΔＴより小さく、ｇの関数形に依存した変動幅ΔＵ内の温度に短時間で到達させて保持することができる。
【００３５】
また、加熱炉１３内の温度が設定温度許容幅ΔＴ内の温度で加熱保持されている状態で、加熱炉１３内の温度が、温度値Ａの近傍でより短い時間で温度変動幅を予め設定された変動幅内にすることが可能となる温度値Ｂとなったことが温度設定手段１５の図示しない温度表示部の表値から確認された場合、例えば、切替器２２に設けられた図示しない手動スイッチを操作して切替器２２から再変更指令信号を出力する。これによって、温度パターン設定部２３では設定温度が温度値Ｂに変更され、温度パターン設定部２３からは加熱炉１３内の温度を温度値Ｂに加熱保持する温度信号ＴＰ２が出力される。そして、制御手段１６では、温度パターン設定部２３から入力される温度信号ＴＰ２と、熱電対２１から入力される加熱炉温度信号Ｔに基づいて、入力された温度信号ＴＰ２及び加熱炉温度信号Ｔの差が少なくなるように、すなわち、加熱炉温度信号Ｔが温度信号ＴＰ２となるように電気ヒータ１８に電力を供給する加熱電源部１９を操作する更に新たな制御信号Ｙｃを演算し、得られた制御信号Ｙｃを加熱電源部１９に向けて出力する。これによって、制御信号Ｙｃ、すなわち、Ｙ０＋ｈ（ＴＰ２−Ｔ）に基づいて加熱手段１１の電気ヒータ１８に供給する電力が制御されて、図３に示すように、加熱炉１３内の対象物１２は温度値Ｂに加熱保持されるようになる。
【００３６】
ここで、対象物１２を加熱保持する温度を温度値Ａから温度値Ｂに変更した場合、制御手段１６から出力される更に新たな制御信号ＹｃがＹ０＋ｈ（ＴＰ２−Ｔ）となって、制御信号Ｙｃに定数項Ｙ０が存在する。そして、Ｙ０は、温度パターン設定部２３の設定温度が温度値Ｂに変更される直前に制御手段１６から加熱電源部１９に向けて出力された制御信号Ｙｂと同値であるので、温度設定手段１５で設定温度が温度値Ａから温度値Ｂに変更される前後で、ＹｂとＹｃの値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う加熱炉１３内の温度変動を抑制することができる。そして、図３に示すように、加熱炉１３内の温度を、温度値Ｂに対してｈの関数形に依存した変動幅ΔＳ内の温度に短時間で到達させて保持することができる。なお、熱電対２１で温度値Ｂが繰り返し測定される度に切替器２２から再変更指令信号を温度パターン設定部２３及び制御手段１６に繰り返し入力する場合は、温度パターン設定部２３では再変更指令信号を受ける度に設定温度を温度値Ｂに変更し加熱炉１３の温度を温度値Ｂに加熱保持する温度信号ＴＰ２を制御手段１６に出力し、制御手段１６では再変更指令信号が入力される毎に、設定温度が温度値Ｂに変更された温度パターン設定部２３から入力される温度信号ＴＰ２と熱電対２１から入力される温度信号Ｔに基づいて更に新たな制御信号Ｙｃを演算して加熱電源部１９に繰り返し出力することになる。これによって、加熱炉１３の温度を温度値Ａの近傍の温度値Ｂにおいて、より短い時間で変動幅ΔＳ内にすることが可能となる（以上、第３工程）。
【００３７】
図４に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱装置２７は、第１の実施の形態の加熱装置１０と比較して、温度測定手段１４の代りに、対象物１２に近接して配置される温度検出部２８を備えた熱電対２９を有する温度測定手段３０を設け、熱電対２９の出力端子を温度設定手段１５、制御手段１６、及び温度指示計２６の各入力端子に接続したことが特徴になっている。このため、加熱装置１０と同一の構成部材には同一の符号を付して加熱装置２７に関する詳細な説明は省略する。そして、温度設定手段１５から出力される温度信号と熱電対２９から出力される加熱炉温度信号Ｔに基づいた加熱装置２７の温度制御方法は、加熱装置１０の温度制御方法と実質的に同一なので、加熱装置２７の温度制御方法に関する説明も省略する。なお、対象物１２の温度は、温度検出部２８が対象物１２に近接して配置した熱電対２９の加熱炉温度信号Ｔを温度指示計２６に入力することにより求められる。
【００３８】
図５に示すように、本発明の第３の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱装置３１は、第１の実施の形態の加熱装置１０と比較して、温度測定手段１４の代りに、対象物１２に近接して配置される温度検出部３２を備えた熱電対３３からなる対象物用温度測定器３４と、加熱手段１１の電気ヒータ１８に近接して配置される温度検出部３５を備えた熱電対３６からなる加熱手段制御用温度測定器３７とを備えた温度測定手段３８を設け、対象物用温度測定器３４の出力端子を温度設定手段１５の温度パターン設定部２３及び切替器２２、制御手段１６、並びに温度指示計２６の各入力端子に接続し、加熱手段制御用温度測定器３７の出力端子を温度パターン設定部２３、制御手段１６、及び切替器２２の各入力端子に接続したことが特徴になっている。このため、加熱装置１０と同一の構成部材には同一の符号を付して加熱装置３１に関する詳細な説明は省略し、加熱装置３１の使用方法についてのみ説明する。
【００３９】
先ず、加熱炉１３の図示しない扉を開けて加熱炉１３内に設けられた支持台上に対象物１２を載置して扉を閉じる。次いで、温度設定手段１５の温度パターン設定部２３を用いて、対象物１２を加熱保持する際に目標となる設定温度として初期目標値を決めて、初期目標値に到達するまでの温度変化パターンを設定する。また、切替器２２に初期目標値に対しての設定温度許容幅ΔＴを入力する。そして、温度パターン設定部２３の運転を開始する。
【００４０】
温度パターン設定部２３の運転を開始すると、加熱手段制御用温度測定器３７から出力される測定信号ＴＣは温度設定手段１５の温度パターン設定部２３及び切替器２２と、制御手段１６にそれぞれ入力され、対象物用温度測定器３４から出力される測定信号ＴＳは温度設定手段１５の温度パターン設定部２３及び切替器２２と、制御手段１６にそれぞれ入力される。また、温度パターン設定部２３からは設定された温度変化パターンに基づく温度信号ＴＸが制御手段１６に入力される。続いて、制御手段１６では、入力された温度信号ＴＸ及び加熱手段制御用温度測定器３７からの測定信号ＴＣの差が少なくなるように、すなわち、測定信号ＴＣが温度信号ＴＸとなるように電気ヒータ１８に電力を供給する加熱電源部１９を操作する制御信号Ｙａ（Ｙａ＝ｆ（ＴＸ−ＴＣ））を演算し、得られた制御信号Ｙａを加熱電源部１９に向けて出力する。これによって、制御信号Ｙａに基づいて加熱手段１１の電気ヒータ１８に供給する電力が制御されて加熱炉１３内の対象物１２は初期目標値に向けて徐々に加熱される（以上、第１工程）。
【００４１】
対象物用温度測定器３４から出力される測定信号ＴＳが切替器２２に入力されて、対象物用温度測定器３４で測定された温度値Ａが、初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅ΔＴ内の特定温度値に到達したことが判定されると、温度設定手段１５の対象物１２の設定温度を初期目標値から温度値Ａに変更する変更指令信号が出力され、変更指令信号を受けて温度パターン設定部２３では、対象物１２の設定温度が初期目標値から温度値Ａに変更される。これによって、温度パターン設定部２３からは、対象物１２の温度を温度値Ａに加熱保持する温度信号ＴＰＳ１が出力される。ここで、温度信号ＴＰＳ１は、設定温度が温度値Ａに変更された温度設定手段１５から出力される温度信号で、対象物用温度測定器３４で温度値Ａが測定された際に対象物用温度測定器３４から出力される測定信号と同値となる（以上、第２工程）。
【００４２】
切替器２２から変更指令信号が出力されると、すなわち、対象物用温度測定器３４で測定される温度値が特定温度値となった以降の期間では、温度パターン設定部２３からは対象物１２を加熱保持する温度を温度値Ａにする温度信号ＴＰＳ１が制御手段１６に入力される。そして、制御手段１６では、温度パターン設定部２３から入力される温度信号ＴＰＳ１と、対象物用温度測定器３４から入力される測定信号ＴＳに基づいて、入力された温度信号ＴＰＳ１及び測定信号ＴＳの差が少なくなるように、すなわち、測定信号ＴＳが温度信号ＴＰＳ１となるように電気ヒータ１８に電力を供給する加熱電源部１９を操作する新たな制御信号Ｙｂを演算し、得られた制御信号Ｙｂを加熱電源部１９に向けて出力する。これによって、制御信号Ｙｂ、すなわち、ｆ（ＴＰ０−ＴＰＣ１）＋ｇ（ＴＰＳ１−ＴＳ）に基づいて加熱手段１１の電気ヒータ１８に供給する電力が制御されて、加熱炉１３内の対象物１２は温度値Ａに加熱保持される。なお、ＴＰ０は対象物用温度測定器３４で測定された温度値が特定温度値に到達したときに温度設定手段１５から出力される温度信号であり、ＴＰＣ１は対象物用温度測定器３４で測定された温度値が特定温度値に到達したときに加熱手段制御用温度測定器３７から出力される温度信号である。
【００４３】
加熱炉１３内の温度が温度値Ａに加熱保持されると、時間の経過と共に加熱炉１３内の温度と対象物１２の温度は熱平衡状態になるので、対象物１２の温度も、温度値Ａに対して予め設定された変動幅ΔＵ内の温度に入るようになる。なお、対象物１２の温度は、対象物用温度測定器３４の測定信号ＴＳを温度指示計２６に入力することにより求められる。
【００４４】
対象物１２を加熱保持する温度を初期目標値から温度値Ａに変更した場合、制御手段１６から出力される新たな制御信号Ｙｂがｆ（ＴＰ０−ＴＰＣ１）＋ｇ（ＴＰＳ１−ＴＳ）となって、制御信号Ｙｂに定数項ｆ（ＴＰ０−ＴＰＣ１）が存在する。そして、ｆ（ＴＰ０−ＴＰＣ１）は、温度パターン設定部２３の設定温度が温度値Ａに変更される直前に制御手段１６から加熱電源部１９に向けて出力された制御信号Ｙａと同値であるので、温度設定手段１５で設定温度が初期目標値から温度値Ａに変更される前後で、ＹａとＹｂの値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う加熱炉１３内の温度変動を抑制することができる。また、対象物１２を加熱保持する温度を初期目標値から温度値Ａに変更しない場合と比べて、加熱炉１３内の温度を、温度値Ａに対して設定温度許容幅ΔＴより小さく、ｇの関数形に依存した変動幅ΔＵ内の温度に短時間で到達させて保持することができる。
【００４５】
また、加熱炉１３内の温度が設定温度許容幅ΔＴ内の温度で加熱保持されている状態で、対象物１２の温度が、温度値Ａの近傍で設定温度が温度値Ａに変更されて温度変動幅が予め設定された変動幅内となるのに要する時間より短い時間で温度変動幅を予め設定された変動幅内にすることが可能となる温度値Ｂとなったことが温度設定手段１５の図示しない温度表示部の表値から確認された場合、例えば、切替器２２に設けられた図示しない手動スイッチを操作して切替器２２から再変更指令信号を出力する。これによって、温度パターン設定部２３では設定温度が温度値Ｂに変更され、温度パターン設定部２３からは対象物１２の温度を温度値Ｂに加熱保持する温度信号ＴＰＳ２が出力される。そして、制御手段１６では、温度パターン設定部２３から入力される温度信号ＴＰＳ２と、対象物用温度測定器３４から出力される測定信号ＴＳに基づいて、入力された温度信号ＴＰＳ２及び測定信号ＴＳの差が少なくなるように、すなわち、測定信号ＴＳが温度信号ＴＰＳ２となるように電気ヒータ１８に電力を供給する加熱電源部１９を操作する更に新たな制御信号Ｙｃを演算し、得られた制御信号Ｙｃを加熱電源部１９に向けて出力する。これによって、制御信号Ｙｃ、すなわち、Ｙ０＋ｈ（ＴＰＳ２−ＴＳ）に基づいて加熱手段１１の電気ヒータ１８に供給する電力が制御されて、加熱炉１３内の対象物１２は温度値Ｂに加熱保持されるようになる。
【００４６】
ここで、対象物１２を加熱保持する温度を温度値Ａから温度値Ｂに変更した場合、制御手段１６から出力される更に新たな制御信号ＹｃがＹ０＋ｈ（ＴＰＳ２−ＴＳ）となって、制御信号Ｙｃに定数項Ｙ０が存在する。そして、Ｙ０は、温度パターン設定部２３の設定温度が温度値Ｂに変更される直前に制御手段１６から加熱電源部１９に向けて出力された制御信号Ｙｂと同値であるので、温度設定手段１５で設定温度が温度値Ａから温度値Ｂに変更される前後で、ＹｂとＹｃの値に大きな変動が生じるのが防止でき、設定温度の変更に伴う加熱炉１３内の温度変動を抑制することができ、対象物１２の温度を、温度値Ｂに対してｈの関数形に依存した変動幅ΔＳ内の温度に短時間で到達させて保持することができる。なお、対象物用温度測定器３４で温度値Ｂが繰り返し測定される度に切替器２２から再変更指令信号を温度パターン設定部２３及び制御手段１６に繰り返し入力する場合は、温度パターン設定部２３では再変更指令信号を受ける度に設定温度を温度値Ｂに変更し対象物１２の温度を温度値Ｂに加熱保持する温度信号ＴＰＳ２を制御手段１６に出力し、制御手段１６では再変更指令信号が入力される毎に、設定温度が温度値Ｂに変更された温度パターン設定部２３から入力される温度信号ＴＰＳ２と対象物用温度測定器３４から入力される測定信号ＴＳに基づいて更に新たな制御信号Ｙｃを演算して加熱電源部１９に繰り返し出力することになる。これによって、対象物１２の温度を温度値Ａの近傍の温度値Ｂにおいて、より短い時間で変動幅ΔＳ内にすることが可能となる（以上、第３工程）。
【００４７】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、切替器、温度パターン設定部、及び制御手段を個別の機器で構成したが、パーソナルコンピュータに切替器、温度パターン設定部、及び制御手段の各機能を発現するプログラムを搭載することで構成することもできる。
【００４８】
第１の実施の形態では、温度測定手段で測定した加熱部に近接した部位の加熱炉温度、第２の実施の形態では、温度測定手段で測定した対象物に近接した部位の加熱炉温度をそれぞれ測定して温度設定手段に入力し、加熱炉温度が目標温度に対して予め定められた設定温度許容幅内となる許容温度に到達したことを検知して、対象物を加熱保持する温度を目標温度から許容温度範囲内の新たな温度に自動で変更したが、手動で変更するようにしてもよい。
【００４９】
更に、加熱炉の温度変化特性が明らかであれば、温度パターン設定部からの温度信号に対する加熱炉温度又は対象物温度の追従状況が把握できるので、温度測定手段で測定された温度値Ａが、初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達するのに要する時間を推定することができる。このため、初期目標値に相当する温度信号が温度パターン設定部から出力されてから所定時間経過後に、設定温度を温度測定手段で測定された温度値Ａ、すなわち初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅内の特定温度値に自動変更するようにしてもよい。また、初期目標値に相当する温度信号が温度パターン設定部から出力されてから、温度測定手段で測定される温度の時間微分値の絶対値が一定値未満（すなわち、温度変化が収束傾向）となったときに、設定温度を初期目標値から温度測定手段で測定された温度値Ａ、すなわち初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅内の特定温度値に自動変更するようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱炉の説明図である。
【図２】同加熱装置の温度制御方法による加熱炉の温度制御状態を示す説明図である。
【図３】同加熱装置の温度制御方法の変形例に係る加熱炉の温度制御状態を示す説明図、
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱炉の説明図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る加熱装置の温度制御方法が適用される加熱炉の説明図である。
【図６】従来例に係る加熱炉の温度制御方法が適用される加熱炉の説明図である。
【図７】従来例に係る加熱炉の温度制御方法が適用される別の加熱炉の説明図である。
【図８】従来例に係る加熱炉の温度制御方法による加熱炉の温度制御状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０：加熱装置、１１：加熱手段、１２：対象物、１３：加熱炉、１４：温度測定手段、１５：温度設定手段、１６：制御手段、１７：外殻部、１８：電気ヒータ、１９：加熱電源部、２０：温度検出部、２１：熱電対、２２：切替器、２３：温度パターン設定部、２４：温度検出部、２５：熱電対、２６：温度指示計、２７：加熱装置、２８：温度検出部、２９：熱電対、３０：温度測定手段、３１：加熱装置、３２：温度検出部、３３：熱電対、３４：対象物用温度測定器、３５：温度検出部、３６：熱電対、３７：加熱手段制御用温度測定器、３８：温度測定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段を備え収納された対象物を加熱する加熱炉と、前記加熱炉内の温度を測定する温度測定手段と、前記対象物を加熱保持する際に目標となる設定温度に到達するまでの温度変化パターンを設定する温度設定手段と、前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段から出力される加熱炉温度信号に基づいて前記加熱手段を制御する制御手段とを備えた加熱装置の温度制御方法において、
初期目標値を前記設定温度とした前記温度設定手段の温度信号及び前記温度測定手段によって計測された加熱炉温度信号を前記制御手段に入力して前記加熱手段を制御する制御信号を求め、該制御信号に基づいて前記加熱手段を制御して前記対象物を加熱する第１工程と、
前記温度測定手段で測定された温度値Ａが、前記初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達したことを前記温度設定手段で判定して、前記温度設定手段の前記対象物の設定温度を前記初期目標値から温度値Ａに変更する第２工程と、
前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段で測定された加熱炉温度信号を前記制御手段に入力して前記加熱手段を制御する新たな制御信号を求め、前記加熱炉内の温度を前記特定温度値に対して予め設定された変動幅内の温度にする第３工程とを有することを特徴とする加熱装置の温度制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の加熱装置の温度制御方法において、前記制御信号Ｙａ及び前記新たな制御信号Ｙｂは以下の式で表されることを特徴とする加熱装置の温度制御方法。
（１）前記温度測定手段で測定される温度値が前記特定温度値になる前の期間
Ｙａ＝ｆ（ＴＸ−Ｔ）
（２）前記温度測定手段で測定される温度値が前記特定温度値となった以降の期間
Ｙｂ＝ｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）＋ｇ（ＴＰ１−Ｔ）
ここで、ＴＸは前記初期目標値を前記設定温度としたときに前記温度設定手段から出力される温度信号、Ｔは前記温度測定手段から出力される加熱炉温度信号、ＴＰ０は前記温度測定手段で測定された温度値が前記特定温度値に到達したときに前記温度設定手段から出力される温度信号、ＴＰ１は前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号で、該温度測定手段で温度値Ａが測定された際に該温度測定手段から出力される加熱炉温度信号と同値であり、ｆ及びｇは関数である。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の加熱装置の温度制御方法において、前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段で測定された加熱炉温度信号に基づく前記新たな制御信号で前記加熱手段が制御されている際に、前記温度測定手段で前記温度値Ａの近傍で前記設定温度が該温度値Ａに変更されて温度変動幅が前記予め設定された変動幅内となるのに要する時間より短い時間で温度変動幅を該予め設定された変動幅内にすることが可能となる温度値Ｂが測定されると、前記温度設定手段の設定温度を前記温度値Ｂに変更し、前記設定温度が温度値Ｂに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段で測定された加熱炉温度信号を前記制御手段に入力して前記加熱手段を制御する更に新たな制御信号を求め、該更に新たな制御信号で前記加熱手段を制御することを特徴とする加熱装置の温度制御方法。
【請求項４】
請求項３記載の加熱装置の温度制御方法において、前記更に新たな制御信号Ｙｃは以下の式で表されることを特徴とする加熱装置の温度制御方法。
Ｙｃ＝Ｙ０＋ｈ（ＴＰ２−Ｔ）
ここで、Ｙ０は前記温度測定手段で温度値Ｂが測定された際に前記制御手段から出力されていた制御信号値、ＴＰ２は前記設定温度が温度値Ｂに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号で、前記温度測定手段で温度値Ｂが測定された際に該温度測定手段から出力される加熱炉温度信号と同値であり、Ｔは前記温度測定手段から出力される加熱炉温度信号、ｈは関数である。
【請求項５】
加熱手段を備え収納された対象物を加熱する加熱炉と、前記加熱炉内の温度を測定する温度測定手段と、前記対象物を加熱保持する際に目標となる設定温度に到達するまでの温度変化パターンを設定する温度設定手段と、前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段から出力される測定信号に基づいて前記加熱手段を制御する制御手段とを備えた加熱装置の温度制御方法において、
前記温度測定手段は、前記加熱炉内の雰囲気温度を測定する加熱手段制御用温度測定器と、前記対象物の表面又は近傍の雰囲気温度を測定を測定する対象物用温度測定器とを有し、
前記制御手段に、初期目標値を前記設定温度とした前記温度設定手段の温度信号及び前記加熱手段制御用温度測定器から出力される測定信号を入力して前記加熱手段を制御する制御信号を求め、該制御信号に基づいて前記加熱手段を制御して前記対象物を加熱する第１工程と、
前記対象物用温度測定器で測定された温度値Ａが、前記初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達したことを前記温度設定手段で判定して、前記温度設定手段の前記対象物の設定温度を前記初期目標値から温度値Ａに変更する第２工程と、
前記制御手段に、前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記対象物用温度測定器から出力される測定信号を入力して、前記加熱手段を制御する新たな制御信号を求め、前記対象物の温度を前記特定温度値に対して予め設定された変動幅内の温度にする第３工程とを有することを特徴とする加熱装置の温度制御方法。
【請求項６】
請求項５記載の加熱装置の温度制御方法において、前記制御信号Ｙａ及び前記新たな制御信号Ｙｂは以下の式で表されることを特徴とする加熱装置の温度制御方法。
（１）前記対象物用温度測定器で測定される温度値が前記特定温度値になる前の期間
Ｙａ＝ｆ（ＴＸ−ＴＣ）
（２）前記対象物用温度測定器で測定される温度値が前記特定温度値となった以降の期間
Ｙｂ＝ｆ（ＴＰ０−ＴＰＣ１）＋ｇ（ＴＰＳ１−ＴＳ）
ここで、ＴＸは前記初期目標値を前記設定温度としたときに前記温度設定手段から出力される温度信号、ＴＣは前記加熱手段制御用温度測定器から出力される測定信号、ＴＰ０は前記対象物用温度測定器で測定された温度値が前記特定温度値に到達したときに前記温度設定手段から出力される温度信号、ＴＰＣ１は前記対象物用温度測定器で測定された温度値が前記特定温度値に到達したときに前記加熱手段制御用温度測定器から出力される温度信号、ＴＰＳ１は前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号で、該対象物用温度測定器で温度値Ａが測定された際に該対象物用温度測定器から出力される測定信号と同値であり、ＴＳは該対象物用温度測定器から出力される測定信号であり、ｆ及びｇは関数ある。
【請求項７】
請求項５及び６記載の加熱装置の温度制御方法において、前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記対象物用温度測定器で測定された測定信号に基づく前記新たな制御信号で前記加熱手段が制御されている際に、前記対象物用温度測定器で前記温度値Ａの近傍で前記設定温度が該温度値Ａに変更されて温度変動幅が前記予め設定された変動幅内となるのに要する時間より短い時間で温度変動幅を前記予め設定された変動幅内にすることが可能となる温度値Ｂが測定されると、前記温度設定手段の設定温度を前記温度値Ｂに変更し、前記設定温度が温度値Ｂに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記対象物用温度測定器で測定された測定信号を前記制御手段に入力して前記加熱手段を制御する更に新たな制御信号を求め、該更に新たな制御信号で前記加熱手段を制御することを特徴とする加熱装置の温度制御方法。
【請求項８】
請求項７記載の加熱装置の温度制御方法において、前記更に新たな制御信号Ｙｃは以下の式で表されることを特徴とする加熱装置の温度制御方法。
Ｙｃ＝Ｙ０＋ｈ（ＴＰＳ２−ＴＳ）
ここで、Ｙ０は前記対象物用温度測定器で温度値Ｂが測定された際に前記制御手段から出力されていた制御信号値、ＴＰＳ２は前記設定温度が温度値Ｂに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号で、前記対象物用温度測定器で温度値Ｂが測定された際に該対象物用温度測定器から出力される測定信号と同値であり、ＴＳは前記対象物用温度測定器から出力される測定信号、ｈは関数である。
【請求項１】
加熱手段を備え収納された対象物を加熱する加熱炉と、前記加熱炉内の温度を測定する温度測定手段と、前記対象物を加熱保持する際に目標となる設定温度に到達するまでの温度変化パターンを設定する温度設定手段と、前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段から出力される加熱炉温度信号に基づいて前記加熱手段を制御する制御手段とを備えた加熱装置の温度制御方法において、
初期目標値を前記設定温度とした前記温度設定手段の温度信号及び前記温度測定手段によって計測された加熱炉温度信号を前記制御手段に入力して前記加熱手段を制御する制御信号を求め、該制御信号に基づいて前記加熱手段を制御して前記対象物を加熱する第１工程と、
前記温度測定手段で測定された温度値Ａが、前記初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達したことを前記温度設定手段で判定して、前記温度設定手段の前記対象物の設定温度を前記初期目標値から温度値Ａに変更する第２工程と、
前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段で測定された加熱炉温度信号を前記制御手段に入力して前記加熱手段を制御する新たな制御信号を求め、前記加熱炉内の温度を前記特定温度値に対して予め設定された変動幅内の温度にする第３工程とを有することを特徴とする加熱装置の温度制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の加熱装置の温度制御方法において、前記制御信号Ｙａ及び前記新たな制御信号Ｙｂは以下の式で表されることを特徴とする加熱装置の温度制御方法。
（１）前記温度測定手段で測定される温度値が前記特定温度値になる前の期間
Ｙａ＝ｆ（ＴＸ−Ｔ）
（２）前記温度測定手段で測定される温度値が前記特定温度値となった以降の期間
Ｙｂ＝ｆ（ＴＰ０−ＴＰ１）＋ｇ（ＴＰ１−Ｔ）
ここで、ＴＸは前記初期目標値を前記設定温度としたときに前記温度設定手段から出力される温度信号、Ｔは前記温度測定手段から出力される加熱炉温度信号、ＴＰ０は前記温度測定手段で測定された温度値が前記特定温度値に到達したときに前記温度設定手段から出力される温度信号、ＴＰ１は前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号で、該温度測定手段で温度値Ａが測定された際に該温度測定手段から出力される加熱炉温度信号と同値であり、ｆ及びｇは関数である。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の加熱装置の温度制御方法において、前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段で測定された加熱炉温度信号に基づく前記新たな制御信号で前記加熱手段が制御されている際に、前記温度測定手段で前記温度値Ａの近傍で前記設定温度が該温度値Ａに変更されて温度変動幅が前記予め設定された変動幅内となるのに要する時間より短い時間で温度変動幅を該予め設定された変動幅内にすることが可能となる温度値Ｂが測定されると、前記温度設定手段の設定温度を前記温度値Ｂに変更し、前記設定温度が温度値Ｂに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段で測定された加熱炉温度信号を前記制御手段に入力して前記加熱手段を制御する更に新たな制御信号を求め、該更に新たな制御信号で前記加熱手段を制御することを特徴とする加熱装置の温度制御方法。
【請求項４】
請求項３記載の加熱装置の温度制御方法において、前記更に新たな制御信号Ｙｃは以下の式で表されることを特徴とする加熱装置の温度制御方法。
Ｙｃ＝Ｙ０＋ｈ（ＴＰ２−Ｔ）
ここで、Ｙ０は前記温度測定手段で温度値Ｂが測定された際に前記制御手段から出力されていた制御信号値、ＴＰ２は前記設定温度が温度値Ｂに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号で、前記温度測定手段で温度値Ｂが測定された際に該温度測定手段から出力される加熱炉温度信号と同値であり、Ｔは前記温度測定手段から出力される加熱炉温度信号、ｈは関数である。
【請求項５】
加熱手段を備え収納された対象物を加熱する加熱炉と、前記加熱炉内の温度を測定する温度測定手段と、前記対象物を加熱保持する際に目標となる設定温度に到達するまでの温度変化パターンを設定する温度設定手段と、前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記温度測定手段から出力される測定信号に基づいて前記加熱手段を制御する制御手段とを備えた加熱装置の温度制御方法において、
前記温度測定手段は、前記加熱炉内の雰囲気温度を測定する加熱手段制御用温度測定器と、前記対象物の表面又は近傍の雰囲気温度を測定を測定する対象物用温度測定器とを有し、
前記制御手段に、初期目標値を前記設定温度とした前記温度設定手段の温度信号及び前記加熱手段制御用温度測定器から出力される測定信号を入力して前記加熱手段を制御する制御信号を求め、該制御信号に基づいて前記加熱手段を制御して前記対象物を加熱する第１工程と、
前記対象物用温度測定器で測定された温度値Ａが、前記初期目標値に対して予め定められた設定温度許容幅内の特定温度値に到達したことを前記温度設定手段で判定して、前記温度設定手段の前記対象物の設定温度を前記初期目標値から温度値Ａに変更する第２工程と、
前記制御手段に、前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記対象物用温度測定器から出力される測定信号を入力して、前記加熱手段を制御する新たな制御信号を求め、前記対象物の温度を前記特定温度値に対して予め設定された変動幅内の温度にする第３工程とを有することを特徴とする加熱装置の温度制御方法。
【請求項６】
請求項５記載の加熱装置の温度制御方法において、前記制御信号Ｙａ及び前記新たな制御信号Ｙｂは以下の式で表されることを特徴とする加熱装置の温度制御方法。
（１）前記対象物用温度測定器で測定される温度値が前記特定温度値になる前の期間
Ｙａ＝ｆ（ＴＸ−ＴＣ）
（２）前記対象物用温度測定器で測定される温度値が前記特定温度値となった以降の期間
Ｙｂ＝ｆ（ＴＰ０−ＴＰＣ１）＋ｇ（ＴＰＳ１−ＴＳ）
ここで、ＴＸは前記初期目標値を前記設定温度としたときに前記温度設定手段から出力される温度信号、ＴＣは前記加熱手段制御用温度測定器から出力される測定信号、ＴＰ０は前記対象物用温度測定器で測定された温度値が前記特定温度値に到達したときに前記温度設定手段から出力される温度信号、ＴＰＣ１は前記対象物用温度測定器で測定された温度値が前記特定温度値に到達したときに前記加熱手段制御用温度測定器から出力される温度信号、ＴＰＳ１は前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号で、該対象物用温度測定器で温度値Ａが測定された際に該対象物用温度測定器から出力される測定信号と同値であり、ＴＳは該対象物用温度測定器から出力される測定信号であり、ｆ及びｇは関数ある。
【請求項７】
請求項５及び６記載の加熱装置の温度制御方法において、前記設定温度が温度値Ａに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記対象物用温度測定器で測定された測定信号に基づく前記新たな制御信号で前記加熱手段が制御されている際に、前記対象物用温度測定器で前記温度値Ａの近傍で前記設定温度が該温度値Ａに変更されて温度変動幅が前記予め設定された変動幅内となるのに要する時間より短い時間で温度変動幅を前記予め設定された変動幅内にすることが可能となる温度値Ｂが測定されると、前記温度設定手段の設定温度を前記温度値Ｂに変更し、前記設定温度が温度値Ｂに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号及び前記対象物用温度測定器で測定された測定信号を前記制御手段に入力して前記加熱手段を制御する更に新たな制御信号を求め、該更に新たな制御信号で前記加熱手段を制御することを特徴とする加熱装置の温度制御方法。
【請求項８】
請求項７記載の加熱装置の温度制御方法において、前記更に新たな制御信号Ｙｃは以下の式で表されることを特徴とする加熱装置の温度制御方法。
Ｙｃ＝Ｙ０＋ｈ（ＴＰＳ２−ＴＳ）
ここで、Ｙ０は前記対象物用温度測定器で温度値Ｂが測定された際に前記制御手段から出力されていた制御信号値、ＴＰＳ２は前記設定温度が温度値Ｂに変更された前記温度設定手段から出力される温度信号で、前記対象物用温度測定器で温度値Ｂが測定された際に該対象物用温度測定器から出力される測定信号と同値であり、ＴＳは前記対象物用温度測定器から出力される測定信号、ｈは関数である。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−３２２０９４（Ｐ２００７−３２２０９４Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５５０２８（Ｐ２００６−１５５０２８）
【出願日】平成１８年６月２日（２００６．６．２）
【出願人】（５９４０８１３９７）株式会社超高温材料研究所 (15)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２日（２００６．６．２）
【出願人】（５９４０８１３９７）株式会社超高温材料研究所 (15)
【Ｆターム（参考）】
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