連続焼成炉の温度について

質問

現在、ﾌﾟﾗｽﾁｯｸ製品の焼成にドーム型の連続焼成炉を用いています。
連続焼成炉は10ｿﾞｰﾝから成り、1ｿﾞｰﾝは約1ｍ、各ｿﾞｰﾝ毎に温度ｺﾝﾄﾛｰﾗが設置されています。ｺﾝﾍﾞｱにより製品は搬送されています。
各ｿﾞｰﾝ　ﾄﾞｰﾑ上側のみにﾋｰﾀが2本、熱伝対が1本設置されています。

温度設定は下記の通りです。
　　ｿﾞｰﾝ 　 1　 2　 3 　4　　5　　6　　7　　8　　9　 10
設定温度(℃)　200　250　300　300　300　300　300　300　280 230
製品は、ｿﾞｰﾝ1→10に搬送されていきます。
製品がﾄﾞｰﾑ炉のｿﾞｰﾝ8→9に流れる時、9の設定温度が340℃近くまで上昇、
10の温度も340℃近くまで上昇します（毎回ではありませんが）。
この明確な理由が分からず困っています。

是非、教授いただきたく、お願いいたします。

回答No.3

noname#230359

連続式の炉は投入する質量とスピードにより温度が変化します。遠赤外線の波長により又投入する物により熱吸収の量が違うので炉の設定温度と製品の温度は一致しません。
投入量が多いとき、8ゾーンの位置では製品が340度まで上がっていて製品から放熱していると思います。排気口の位置により変わります。
製品に熱電対を付けて通常に流す量でプロファイルを計って温度設定をされるのがよいと思います。

通常のＫ熱電対、10ｍ位を補償導線を使用せずダイレクトに記録計に繋いでいます。温度は700度くらいですが問題なく計測出来ます。熱電対の先端が出てきたら計測器の端子から外し引っ張り出しています。

お礼

ご連絡ありがとうございます。
ご指摘頂きました通り、連続炉のスピードはほぼ一定ですが、投入量は担当者により変わります。そのため熱の吸収量は違うと思います。
追記ですが、9ｿﾞｰﾝが340℃に上昇する現象は、必ずしも起こるわけではありません。この要因が投入量に起因する可能性はあると思います。
（最初にお伝えするべきでした。すみません）
あと、製品に熱電対をつけたら良いとは思うのですが、なにせ連続炉が長く、温度が高温のため、熱電対の補償導線が300℃（340℃）の耐熱性を持ったものが見つけられませんでした。
世の中にはあるのかも知れませんが、連続炉は5m以上であり、ﾄﾞｰﾑ式となりますので、コストが安くというのは、なかなか存在しないのではないかと思い、諦めてしまいました。
熱電対以外の測定法もあるようですが、やはり耐熱性が持たないものばかりでした。もし、測定可能なものがあれば教えていただきたくお願い致します。

回答No.2

noname#230359

各ゾーンの温度制御は、炉内空気の温度を拾って制御しているものと思いま
す。ヒータを含めて炉壁の温度がほぼ均一であって、炉内空気の温度と大きく
異ならない状態で加熱しているならば、炉壁の温度温度が設定よりもオーバーシュートする事態は発生しないように思います。

しかし、炉壁の温度に比べてヒーターの温度がずっと高い場合は、ワークの
加熱はヒーターからの“赤外放射”が主体となり、周囲の空気温度温度より
ワーク温度が高くなる場合も起こり得ると思います。

ワークが樹脂の場合、放射率が高く（１に近く）赤外放射の吸収が良いので
周囲の空気温度温度よりもワーク温度が高くなっても不思議はありません。

炉壁温度が比較的低く、ヒータのみが赤熱している状態のように想像します
が、いかがでしょうか。

ゾーン９と１０の加熱を完全に止めて、ワークの温度上昇を観測してみたら
如何でしょうか。ゾーン８までの慣性で温度上昇が続く可能性がありそうに
思います。　もしも、見当違いだったら御免なさい。

お礼

ご連絡ありがとうございます。
確かに、炉内の温度とﾋｰﾀの実温に違いがあるのかも知れません。
熱伝対は、あくまでも炉内（炉壁）の温度を測定しております。
そして、製品の放射率が高いためワーク温度が高くなり、結果として炉内温度が上昇するというのはそうかも知れません。ただ、ｿﾞｰﾝ9まで（ｿﾞｰﾝ1～8）の温度は±5℃で制御しています。もし、炉壁の温度とﾋｰﾀｰの温度差が大、製品の放射率大、これがあいまったことが要因とすれば、他のｿﾞｰﾝにおいてもそのような傾向が見られると思います。しかし、このｵｰﾊﾞｰｼｭｰﾄのような現象は、ｿﾞｰﾝ9と10においてのみ見られます。
ご助言いただければ、幸いです。よろしくお願い致します。

確かに、ｿﾞｰﾝ９、１０の加熱を止めてしまえば何か分かりそうですね。
一度、やってみます。ありがとうございます。

回答No.1

noname#230359

連続焼成炉の制御方式が判りませんが、ﾌﾟﾗｽﾁｯｸ製品および移送台は熱容量を
持っています。温度制御の応答性が悪いと、温度がオーバーシュートするこ
とが予想されます。場合によっては冷却機構が必要かもしれません。

ＰＩＤ制御の時定数を制御可能な範囲で小さくしても同じでしょうか？

通常であれば制御できそうに思いますが、外乱かまたは材料の性状変化に
よるのではないでしょうか。外乱としては前段からの熱流、材料の物性が
変化しているようなことはありませんか。

お礼

ご回答頂きましてありがとうございます。
以前、温度制御の応答性の問題もあると考えＰＩＤ制御の設定を変更してみましたが、それでも効果は見られずでした。
なぜ、ｿﾞｰﾝ９の部分で温度が上昇するのが不明です。外乱の影響を受けやすいｿﾞｰﾝだとは思いますが、そんなに上昇するのも異様に感じます。
何か分かれば、教えて下さい。

PIDの設定値を大きく振ってみましたが（大きく＆小さく）、あまり効果が得られませんでした。