JPH09304193A - 誘導又は誘電加熱中の温度計測システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘導又は誘電加熱される被加熱物又はその周
辺の温度を磁界や電界の影響を受けることなく、熱電対
で正確に測定する。 【解決手段】 熱電対で検出される多点の温度データを
リモートスキャナ１で収録する計測系において、リモー
トスキャナ１が熱電対の断線チェックのため温度計測後
に熱電対に流す断線チェックパルスPsを電磁リレー１０
をOn-Offするトリガー信号として利用して、計測の瞬間
だけ誘導又は誘電加熱装置１１の発振出力を停止させ
て、計測のノイズとなる磁界及び電界を計測時のみ消失
させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘導又は誘電加熱
装置によって加熱される被加熱物及びその周辺の温度
を、熱電対を用いて計測する誘導又は誘電加熱中の温度
計測システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】高周波誘導加熱等の誘導加熱は、加熱用
コイルを流れる電流によって作られる交番磁界により導
電性物体である被加熱物内に発生する磁界及び電界が誘
起する誘導電流によって被加熱物を加熱する方式であ
る。同様に、マイクロ波加熱のような誘電加熱は、交番
する高周波電界中に誘電体を置くことによって、誘電体
分子が互いに衝突・摩擦しあって物質自体が発熱して加
熱する方式である。

【０００３】このような誘導又は誘電加熱によって加熱
される被加熱物及び又はその周辺の温度を熱電対を用い
て検出し計測する場合、被加熱物内及びその周辺の磁界
及び電界が熱電対の起電力に影響を及ぼし、温度計測の
大きな誤差の原因となる。そのため、従来誘導又は誘電
加熱される被加熱物又はその周辺の温度を熱電対によっ
て正確に計測することができなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記問題点を解決しようとするものであるが、誘導又は誘
電加熱される被加熱物又はその周辺の温度を熱電対で正
確に計測する手段として、 １）起電力が磁界及び電界の影響を受けない熱電対の素
線材質を開発する、 ２）熱電対を磁界及び電界から遮蔽する、 ３）温度計測の瞬間だけ加熱装置の発振出力を停止さ
せ、磁界及び電界を消失させる、 等が考えられる。

【０００５】本発明は、上記解決手段のうち３）の手段
に着目してその実現を図ろうとするものである。従っ
て、本発明が解決しようとする課題は、温度を計測する
瞬間だけ、磁界及び電界を消失させるために、如何にし
て自動的に加熱装置の発振出力を停止させ得るかという
技術的問題を解決して、誘導又は誘電加熱される被加熱
物又はその周辺の温度を正確に測定することができる誘
導又は誘電加熱中の温度計測システムを提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するための研究過程で、熱電対で検出される多点の
温度データをパーソナルコンピュータ制御のリモートス
キャナ（多チャンネルデータロガー）で収録する計測系
において、リモートスキャナが各チャンネルのデータ読
取り後に、熱電対の断線チェックのため約１ms間熱電対
に流す約０．５mAのパルス状の電流を利用して、計測系
に加熱装置の発振出力の開閉を制御する機能を付加する
ことを着想し、さらに研究を進めた結果、本発明に到達
したものである。

【０００７】図２は、上記着想に基づく本発明の原理を
例えば高周波加熱装置で加熱する場合について説明する
ための概念図を示している。リモートスキャナのチャン
ネルごとに、スキャンパルスＰsが、図２(ａ)に示すよ
うに、順次印加され、各チャンネルに対応する熱電対の
温度計測データが順次読み取られる。そして、各チャン
ネル毎にデータをスキャンした直後に、熱電対断線チェ
ック用パルスＰdが、図２(ｂ)に示すように、各熱電対
に順次印加される。

【０００８】今、リモートスキャナの１Chのデータをス
キャンした後に発する熱電対断線チェック用パルスをPd
(１)と表すこととし、同様に２Chに対応してPd(２)、３
Chに対応してPd(３)、・・・、ＮChに対応してPd(N)と
表し、計測すべき温度データは、２ChからＮChに収録さ
れるようにする。データ収録の最初のチャンネルの１つ
手前の１Chで、それに対応するパルスPd(１)を増幅し、
これをトリガー信号として電磁リレーを作動させ、高周
波誘導加熱装置の発振出力のOn-Offスイッチをオフに
し、高周波の発振を自動停止させる。このようにして磁
界及び電界を消失させた状態での温度データが２Ch以降
ＮChまで収録される。そして、データ収録の最後のＮCh
で、それと対応して発せられる断線チェック用パルスPd
(N)を増幅し、これをトリガー信号として電磁リレーを
作動させ誘導加熱装置の発振出力のOn-Offスイッチをオ
ンとし、高周波誘導加熱装置を自動的に再起動させる。

【０００９】以上のようにして、温度データをスキャン
する直前に高周波の発振を自動停止させ、データをすべ
てスキャンした直後に自動起動させることが可能とな
り、磁界及び電界の消失した状態での温度計測が達成さ
れる。

【００１０】即ち、上記目的を達成する本発明は、誘導
又は誘電加熱される被加熱物及びその周辺の温度を熱電
対を用いて計測する温度計測システムにおいて、計測系
に誘導又は誘電加熱装置の発振出力の開閉を制御する機
能を付加して、計測の瞬間だけ誘導又は誘電加熱装置の
発振出力を停止させて、計測のノイズとなる磁界及び電
界を計測時のみ消失させるようにしたことを特徴とする
ものである。

【００１１】前記計測系として、熱電対で検出される多
点の温度データをリモートスキャナで収録する計測系が
採用できる。また、前記誘導又は誘電加熱装置の発振出
力の開閉制御は、前記リモートスキャナが熱電対の断線
チェックのため各チャンネルのデータの測定後に熱電対
に流すパルス状電流を利用して行うことができ、より具
体的には、前記リモートスキャナにおけるデータ収録の
最初のチャンネルの１つ手前のチャンネルに対応する熱
電対断線チェック用パルスをトリガー信号として誘導又
は誘電加熱装置の発振出力を停止させ、データ収録の最
後のチャンネルに対応する熱電対断線チェック用パルス
をトリガー信号として誘導又は誘電加熱装置の発振出力
を自動起動とすることにより行うことが望ましい。

【００１２】そして、前記計測系に誘導又は誘電加熱装
置の発振出力の開閉を制御する機能の付加する具体的手
段として、前記リモートスキャナにおけるデータ収録の
最初のチャンネルの１つ手前のチャンネルに対応する熱
電対断線チェック用パルスを増幅する停止信号増幅回
路、データ収録の最後のチャンネルに対応する熱電対断
線チェック用パルスを増幅する起動信号増幅回路、入力
側が前記停止信号増幅回路と前記起動信号増幅回路にそ
れぞれ接続されたフリップ・フロップ回路、該フリップ
・フロップ回路の出力側に接続されたリレードライブ用
増幅回路、及び該リレードライブ用増幅回路により駆動
される電磁リレーからなるOn-Offスイッチ制御器で、誘
導又は誘電加熱装置の発振出力の開閉を制御するように
することによって、簡単に且つ確実にでき、望ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図１に基づき詳細に説明する。図１は、高周波誘導加熱
装置で加熱される被加熱物及び又はその周辺の温度を多
点に配置した熱電対で計測する場合の温度計測システム
のブロック線図である。

【００１４】本実施形態では、コンピュータ制御の断線
検出機能を持ったリモートスキャナ１と被測定物の多点
に配置された熱電対TM(1)、TM(2)、・・・・TM(N-1)からなる
熱電対群２とから計測系を構成し、リモートスキャナ１
の２Ch〜ＮChに対応して各熱電対TM(1)、TM(2)、・・・・TM(N
-1)が接続され、２Ch以降に各熱電対の計測データが収
録されるようになっている。各熱電対の計測データは、
コンピュータからのスキャン指令により、２Ch以降の各
チャンネルにスキャンパルスＰs(２)、Ｐs(３)・・・・
Ｐs(N)によって、各熱電対の温度計測データが読み込ま
れる。従って、本実施形態では、リモートスキャナの１
Chは、データ収録用に使用されず、後述するように、リ
モートスキャナの１Chから発する熱電対断線チェック用
パルスを誘導加熱装置の発振出力用のトリガー信号とし
て利用するために、１Chには対応する熱電対は接続され
ていない。

【００１５】リモートスキャナは、各チャンネル毎に、
各熱電対の計測データ読み取り直後に熱電対チェック用
パルスPd(１)、Pd(２)・・・・、Pd(N)を発するが、１C
hからのPd(１)と最後の熱電対に発せられるPd(N)は、On
-Offスイッチ制御器３に送られ、誘導加熱装置の発振出
力の開閉のトリガー信号として利用される。

【００１６】On-Offスイッチ制御器３は、１対のフィル
ター回路４、５、一対の信号増幅回路６、７、フリップ
・フロップ回路８、リレードライブ回路９、リレー１０
から構成されている。フリップ・フロップ回路８の一方
の入力端子に、前記リモートスキャナにおける１Chチャ
ンネルに対応する熱電対断線チェック用パルスPd(１)
を、フィルター回路４及び信号増幅回路６を通して停止
信号用のトリガー信号として入力し、他方の入力端子に
データ収録の最後のチャンネルに対応する熱電対断線チ
ェック用パルスPd(N)をフィルター回路５及び信号増幅
回路７を通して起動信号用のトリガー信号として入力す
る。

【００１７】従って、熱電対群２の温度計測データのス
キャン開始直前にリモートスキャナ１が発する熱電対断
線チェック用パルスPd(１)によって、フリップ・フロッ
プ８の出力が０Ｎ状態になってリレードライブ回路９を
作動させ、リレー１０が誘導加熱装置１１の発振出力ス
イッチ１２を開き、誘導加熱装置の発振出力を自動的に
停止させる。この状態で、各熱電対の温度計測データの
スキャンと断線チェックが順次行われ、最後の熱電対Ｔ
Ｍ(Ｎ−１)の温度計測データ読み取り直後に発する熱電
対断線チェック用パルスPd(N)が、熱電対ＴＭ(Ｎ−１)
の断線をチェックすると共に、フリップ・フロップ８に
入力されて、Ｏｎ状態にあるフリップ・フロップの出力
をＯｆｆ状態に反転させてリレードライブ回路９の作動
を停止させる。その結果、リレー１０の作動が停止し、
誘導加熱装置１１の発振出力スイッチ１２が復帰し、誘
導加熱装置の発振出力が自動的に起動する。

【００１８】以上のように、本実施形態によれば、簡単
な構成からなるOn-Offスイッチ制御器３を計側系に接続
するだけで、熱電対の温度計測の瞬間だけ誘導加熱装置
の発振出力を自動的に停止することができるので、磁界
及び電界の影響のない状態での温度計測が実現でき、誘
導加熱装置による加熱中の被加熱物及び又はその周辺温
度を正確に計測できる。なお、図中１２はパーソナルコ
ンピュータ、１３はＡ−Ｄ変換器(リモートスキャナ１
と一体となっている)、１４は表示装置である。

【００１９】

【実施例】図３は、前記On-Offスイッチ制御器の実施例
に係る回路図を示している。図中、縦の１点鎖線で区分
してある左からＡがフィルタ回路、Ｂが信号増幅回路、
Ｃがフリップ・フロップ回路、Ｄがリレードライブ用電
流増幅回路を示している。これらの個々の回路構成及び
機能は、図面及び上記説明より明らかであるので、詳細
な説明は省略する。そして、本実施例では、高周波誘導
加熱装置の高周波発振回路に、発振用真空管のグリッド
電圧を、数ボルトの外部信号のオン・オフでカットオフ
できる機能を付加し、該外部信号を受けるためのスイッ
チ端子に、前記On-Offスイッチ制御器を接続した。

【００２０】図３に示したOn-Offスイッチ制御器を採用
して、図１のシステムに示すように、パーソナルコンピ
ュータと熱電対の断線機能を持ったリモートスキャナか
らなる計側系に接続して、ステンレス製の半球状ノーズ
コーン模型を高周波誘導加熱装置で加熱して各点の温度
を熱電対で計測した。その結果、磁界及び電界から影響
のない状態での温度計測が実現し、熱電対による温度測
定精度が従来と比べて確実に向上し、本発明の有用性が
確認できた。

【００２１】以上は本発明を高周波誘導加熱装置で被加
熱物を加熱する場合について説明したが、本発明は、高
周波誘導加熱装置で加熱される場合に限らず、低周波誘
導加熱で加熱する場合も熱電対が磁界及び電界の影響を
受けるので、同様に適用できる。さらに、被加熱物を交
番する高周波電界中で加熱するマイクロ波による誘電加
熱の場合にも適用できる。また、上記実施形態で多点の
温度計測の場合を説明したが、もちろん１点の温度計測
又は他のセンサと組み合わせて複数種の測定データを得
る場合にも適用できることは言うまでもない。

【００２２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、誘導又は誘電加熱による被加熱物およびその周辺の
温度を熱電対で計測する場合に、誤差の原因となる磁界
及び電界を計測の瞬間だけ消失させた状態で計測するこ
とが可能となり、従来困難であった熱電対による誘導又
は誘導加熱中の被加熱物およびその周辺の温度を極めて
高精度で計測することができる。しかも、加熱は温度計
測の瞬間だけ停止するので、計測点数にもよるが被加熱
物の加熱に与える影響は微小である。

【００２３】また、本発明は、熱電対の断線チェック用
のパルス状の微小電流の増幅回路と電磁リレードライブ
回路から主として構成されるOn-Offスイッチ制御器を計
測系に接続するだけで良く、構成が簡単であり、且つ幅
広く応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態にかかる誘導加熱中の温度計
測システムのブロツク線図である。

【図２】本発明の概念を説明する為のパルス線図であ
り、（ａ）はスキャンパルスＰsを（ｂ）は熱電対断線
チェック用パルスＰdを示す。

【図３】On-Offスイッチ制御器の実施例に係る回路図で
ある。

【符号の説明】

１ リモートスキャナ ２ 熱電対群 ３ On-Offスイッチ制御器 ４，５，Ａ フィルター
回路 ６，７，Ｂ 信号増幅回路 ８，Ｃ フリップ・
フロップ回路 ９ リレードライブ回路 １０ リレー １１ 誘導加熱装置 １２ スイッチ １２ コンピュータ １３ Ａ−Ｄ変
換器 １４ 表示装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘導又は誘電加熱される被加熱物及び又
   はその周辺の温度を熱電対を用いて計測する温度計測シ
   ステムにおいて、計測系に誘導又は誘電加熱装置の発振
   出力の開閉を制御する機能を付加して、計測の瞬間だけ
   誘導又は誘電加熱装置の発振出力を停止させて、計測の
   ノイズとなる磁界及び電界を計測時のみ消失させるよう
   にしたことを特徴とする誘導又は誘電加熱中の物質又は
   その周囲の温度計測システム。
2. 【請求項２】 前記計測系が、熱電対で検出される多点
   の温度データをリモートスキャナで収録する計測系であ
   る請求項１記載の温度計測システム。
3. 【請求項３】 前記誘導又は誘電加熱装置の発振出力の
   開閉制御は、前記リモートスキャナが熱電対の断線チェ
   ックのため各チャンネルのデータの測定後に各熱電対に
   流すパルス状電流を利用して行う請求項２記載の温度計
   測システム。
4. 【請求項４】 前記誘導又は誘電加熱装置の発振出力の
   開閉制御は、前記リモートスキャナにおけるデータ収録
   の最初のチャンネルの１つ手前のチャンネルに対応する
   熱電対断線チェック用パルスをトリガー信号として誘導
   又は誘電加熱装置の発振出力を停止させ、データ収録の
   最後のチャンネルに対応する熱電対断線チェック用パル
   スをトリガー信号として誘導又は誘電加熱装置の発振出
   力を自動起動とすることにより行う請求項２記載の誘導
   加熱中の温度計測システム。
5. 【請求項５】 前記計測系に誘導又は誘電加熱装置の発
   振出力の開閉を制御する機能の付加は、前記リモートス
   キャナにおけるデータ収録の最初のチャンネルの１つ手
   前のチャンネルに対応する熱電対断線チェック用パルス
   を増幅する停止信号増幅回路、データ収録の最後のチャ
   ンネルに対応する熱電対断線チェック用パルスを増幅す
   る起動信号増幅回路、入力側が前記停止信号増幅回路と
   前記起動信号増幅回路にそれぞれ接続されたフリップ・
   フロップ回路、該フリップ・フロップ回路の出力側に接
   続されたリレードライブ用増幅回路、及び該リレードラ
   イブ用増幅回路により駆動される電磁リレーからなるOn
   -Offスイッチ制御器で、誘導又は誘電加熱装置の発振出
   力の開閉を制御するようにした請求項４記載の温度計測
   システム。