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公開番号2025010740
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-23
出願番号2023112894
出願日2023-07-10
発明の名称ヒータ温度推定装置
出願人アズビル株式会社
代理人個人
主分類G01K 7/30 20060101AFI20250116BHJP(測定;試験)
要約【課題】電気ヒータの温度特性データを事前に調べることなく電気ヒータの温度を推定する。
【解決手段】ヒータ温度推定装置5は、電気ヒータ1内で発生するノイズ成分を検出する検出部500と、ノイズ成分に基づいて電気ヒータ1の温度を推定する温度推定部56とを備える。検出部500は、電気ヒータ1内で発生するノイズ成分としてノイズ電流とノイズ電圧とを検出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電気ヒータ内で発生するノイズ成分を検出するように構成された検出部と、
前記ノイズ成分に基づいて前記電気ヒータの温度を推定するように構成された温度推定部とを備えることを特徴とするヒータ温度推定装置。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
請求項１記載のヒータ温度推定装置において、
前記検出部は、前記電気ヒータ内で発生するノイズ成分としてノイズ電流とノイズ電圧とを検出することを特徴とするヒータ温度推定装置。
【請求項３】
請求項２記載のヒータ温度推定装置において、
前記温度推定部は、前記検出部によって検出されたノイズ電流の実効値をＩｎ、前記検出部によって検出されたノイズ電圧の実効値をＶｎ、ボルツマン定数をｋＢ、ノイズを測定する帯域幅をΔｆとしたとき、Ｔ＝Ｖｎ×Ｉｎ／（４×ｋＢ×Δｆ）により前記電気ヒータの温度Ｔを推定することを特徴とするヒータ温度推定装置。
【請求項４】
電気ヒータへの通電電流の電流値を検出するように構成された第１の検出部と、
前記電気ヒータへの印加電圧の電圧値を検出するように構成された第２の検出部と、
前記電気ヒータ内で発生するノイズ成分を検出するように構成された第３の検出部と、
前記第１の検出部によって検出された電流値と前記第２の検出部によって検出された電圧値とに基づいて前記電気ヒータの抵抗値を算出するように構成された抵抗算出部と、
前記抵抗値と前記ノイズ成分とに基づいて前記電気ヒータの温度を推定するように構成された温度推定部とを備えることを特徴とするヒータ温度推定装置。
【請求項５】
請求項４記載のヒータ温度推定装置において、
前記第３の検出部は、前記電気ヒータ内で発生するノイズ成分としてノイズ電圧を検出することを特徴とするヒータ温度推定装置。
【請求項６】
請求項５記載のヒータ温度推定装置において、
前記温度推定部は、前記第３の検出部によって検出されたノイズ電圧の実効値をＶｎ、前記抵抗算出部によって算出された抵抗値をＲ、ボルツマン定数をｋＢ、ノイズを測定する帯域幅をΔｆとしたとき、Ｔ＝Ｖｎ×Ｖｎ／（４×ｋＢ×Ｒ×Δｆ）により前記電気ヒータの温度Ｔを推定することを特徴とするヒータ温度推定装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度センサを設けることなく電気ヒータの温度を推定するヒータ温度推定装置に関するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、加熱対象が目標温度になるように、電気ヒータへの通電電流を制御する温度制御システムが知られている（特許文献１）。ヒータを構成する電熱線は、高温によって劣化する。したがって、ヒータの温度を検知できることが望ましい。特許文献１に開示された技術では、制御のための温度センサが加熱対象に搭載されているが、ヒータの温度を検知するためには追加の温度センサが必要となる。しかし、追加の温度センサを設けることができない場合があるので、ヒータの温度を精度よく推定することが望まれる。
【０００３】
そこで、特許文献１に開示された技術では、基準温度でのヒータの抵抗値と基準温度よりも高い温度でのヒータの抵抗値との抵抗比の温度特性データを予め記憶しておき、ヒータが基準温度にあるときの抵抗値を基準温度抵抗値として測定し、抵抗比温度特性データに基準温度抵抗値を乗算することで抵抗値温度特性データを取得し、加熱対象物の温度制御中に測定したヒータの抵抗値と抵抗値温度特性データとに基づいてヒータの温度を推定するようにしている。
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、ヒータの抵抗比温度特性データを予め調べて記憶している必要があるという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－３４２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、電気ヒータの温度特性データを事前に調べることなく電気ヒータの温度を推定することができるヒータ温度推定装置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】
【０００６】
本発明のヒータ温度推定装置は、電気ヒータ内で発生するノイズ成分を検出するように構成された検出部と、前記ノイズ成分に基づいて前記電気ヒータの温度を推定するように構成された温度推定部とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明のヒータ温度推定装置の１構成例において、前記検出部は、前記電気ヒータ内で発生するノイズ成分としてノイズ電流とノイズ電圧とを検出することを特徴とするものである。
また、本発明のヒータ温度推定装置の１構成例において、前記温度推定部は、前記検出部によって検出されたノイズ電流の実効値をＩｎ、前記検出部によって検出されたノイズ電圧の実効値をＶｎ、ボルツマン定数をｋＢ、ノイズを測定する帯域幅をΔｆとしたとき、Ｔ＝Ｖｎ×Ｉｎ／（４×ｋＢ×Δｆ）により前記電気ヒータの温度Ｔを推定することを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明のヒータ温度推定装置は、電気ヒータへの通電電流の電流値を検出するように構成された第１の検出部と、前記電気ヒータへの印加電圧の電圧値を検出するように構成された第２の検出部と、前記電気ヒータ内で発生するノイズ成分を検出するように構成された第３の検出部と、前記第１の検出部によって検出された電流値と前記第２の検出部によって検出された電圧値とに基づいて前記電気ヒータの抵抗値を算出するように構成された抵抗算出部と、前記抵抗値と前記ノイズ成分とに基づいて前記電気ヒータの温度を推定するように構成された温度推定部とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明のヒータ温度推定装置の１構成例において、前記第３の検出部は、前記電気ヒータ内で発生するノイズ成分としてノイズ電圧を検出することを特徴とするものである。
また、本発明のヒータ温度推定装置の１構成例において、前記温度推定部は、前記第３の検出部によって検出されたノイズ電圧の実効値をＶｎ、前記抵抗算出部によって算出された抵抗値をＲ、ボルツマン定数をｋＢ、ノイズを測定する帯域幅をΔｆとしたとき、Ｔ＝Ｖｎ×Ｖｎ／（４×ｋＢ×Ｒ×Δｆ）により前記電気ヒータの温度Ｔを推定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、検出部と温度推定部とを設けることにより、電気ヒータの温度特性データを事前に調べることなく電気ヒータの温度を推定することができる。
【０００９】
また、本発明では、第１の検出部と第２の検出部と第３の検出部と抵抗算出部と温度推定部とを設けることにより、電気ヒータの温度特性データを事前に調べることなく電気ヒータの温度を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
図１は、本発明の第１の実施例に係る温度制御システムの構成を示すブロック図である。
図２は、本発明の第１の実施例に係るヒータ温度推定装置の動作を説明するフローチャートである。
図３は、本発明の第２の実施例に係る温度制御システムの構成を示すブロック図である。
図４は、本発明の第２の実施例に係るヒータ温度推定装置の動作を説明するフローチャートである。
図５は、本発明の第１、第２の実施例に係るヒータ温度推定装置を実現するコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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