JP2001257386A - ペルチェ制御装置およびペルチェ素子制御方法 - Google Patents
ペルチェ制御装置およびペルチェ素子制御方法Info
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- JP2001257386A JP2001257386A JP2000064819A JP2000064819A JP2001257386A JP 2001257386 A JP2001257386 A JP 2001257386A JP 2000064819 A JP2000064819 A JP 2000064819A JP 2000064819 A JP2000064819 A JP 2000064819A JP 2001257386 A JP2001257386 A JP 2001257386A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、デバイス自身の温度を環境温度に
応じて安定化でき、消費電力の低減を図ることができ、
ペルチェ素子が温度制御不可能となる熱暴走を起こす前
に、電流を減少するように設定温度を再設定して、熱暴
走によるペルチェ素子の破損を回避できるペルチェ制御
装置およびペルチェ素子制御方法を提供することを課題
とする。 【解決手段】 撮像デバイス１、ペルチェ素子２、ペル
チェ素子２の電流を測定する電流測定部３、電流測定部
３の測定データからペルチェ素子２の温度を計算して設
定し直す温度設定部４、温度設定部４からの設定信号を
基にペルチェ素子２を駆動する駆動回路部５、撮像デバ
イス１上にある温度センサ６を備えている。
応じて安定化でき、消費電力の低減を図ることができ、
ペルチェ素子が温度制御不可能となる熱暴走を起こす前
に、電流を減少するように設定温度を再設定して、熱暴
走によるペルチェ素子の破損を回避できるペルチェ制御
装置およびペルチェ素子制御方法を提供することを課題
とする。 【解決手段】 撮像デバイス１、ペルチェ素子２、ペル
チェ素子２の電流を測定する電流測定部３、電流測定部
３の測定データからペルチェ素子２の温度を計算して設
定し直す温度設定部４、温度設定部４からの設定信号を
基にペルチェ素子２を駆動する駆動回路部５、撮像デバ
イス１上にある温度センサ６を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ペルチェ素子制御
技術に係り、特にデバイス自身の温度に対して感度が敏
感な赤外線センサ等のデバイス温度を所定の温度に保つ
ペルチェ素子の制御を行うペルチェ制御装置およびペル
チェ素子制御方法に関する。
技術に係り、特にデバイス自身の温度に対して感度が敏
感な赤外線センサ等のデバイス温度を所定の温度に保つ
ペルチェ素子の制御を行うペルチェ制御装置およびペル
チェ素子制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、デバイス自身の温度特性を安定化
するため、環境温度に対して、ペルチェ素子を使用して
温度を一定に保つ方法が用いられているが、この場合、
環境温度とデバイス設定温度の差が大きくなるにつれ
て、消費電力が大きくなる。
するため、環境温度に対して、ペルチェ素子を使用して
温度を一定に保つ方法が用いられているが、この場合、
環境温度とデバイス設定温度の差が大きくなるにつれ
て、消費電力が大きくなる。
【０００３】このような問題点を解決することを目的と
する従来技術として、例えば、特開平６−１８１５２９
号公報に記載のものがある。図３は、従来技術の温度制
御における環境温度とデバイス設定温度の関係を示すグ
ラフである。すなわち、特開平６−１８１５２９号公報
に記載の従来技術では、図３に示すように、環境温度に
追従してデバイスの温度を変化させ、かつ、デバイスが
使用可能な温度範囲内で、環境温度に対するデバイス温
度の変化量を少なくして、消費電力を低減している。
する従来技術として、例えば、特開平６−１８１５２９
号公報に記載のものがある。図３は、従来技術の温度制
御における環境温度とデバイス設定温度の関係を示すグ
ラフである。すなわち、特開平６−１８１５２９号公報
に記載の従来技術では、図３に示すように、環境温度に
追従してデバイスの温度を変化させ、かつ、デバイスが
使用可能な温度範囲内で、環境温度に対するデバイス温
度の変化量を少なくして、消費電力を低減している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術を用いて温度制御を行った場合、赤外線センサのよう
な撮像デバイスでは感度がデバイス自身の温度に対して
敏感であるため、環境温度に対してデバイス自身の温度
が変化すると温度特性が安定しないという問題点があっ
た。
術を用いて温度制御を行った場合、赤外線センサのよう
な撮像デバイスでは感度がデバイス自身の温度に対して
敏感であるため、環境温度に対してデバイス自身の温度
が変化すると温度特性が安定しないという問題点があっ
た。
【０００５】また、従来技術におけるペルチェ素子の制
御では、環境温度とデバイス上の温度を測定し、それぞ
れの温度から設定温度を制御しているが、この場合、設
定温度によっては、ペルチェ素子への消費電力が増大す
ることがある。このように消費電力が増えることでペル
チェ素子への熱流入が増加した場合にこの熱を処理でき
なくなり、ペルチェ素子の温度制御ができなくなるため
に熱暴走が発生するという問題点もあり、最悪の場合、
ペルチェ素子が破損してしまう可能性があった。
御では、環境温度とデバイス上の温度を測定し、それぞ
れの温度から設定温度を制御しているが、この場合、設
定温度によっては、ペルチェ素子への消費電力が増大す
ることがある。このように消費電力が増えることでペル
チェ素子への熱流入が増加した場合にこの熱を処理でき
なくなり、ペルチェ素子の温度制御ができなくなるため
に熱暴走が発生するという問題点もあり、最悪の場合、
ペルチェ素子が破損してしまう可能性があった。
【０００６】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、デバイス自身の温
度を環境温度に応じて安定化でき、消費電力の低減を図
ることができ、ペルチェ素子が温度制御不可能となる熱
暴走を起こす前に、電流を減少するように設定温度を再
設定して、熱暴走によるペルチェ素子の破損を回避でき
るペルチェ制御装置およびペルチェ素子制御方法を提供
する点にある。
のであり、その目的とするところは、デバイス自身の温
度を環境温度に応じて安定化でき、消費電力の低減を図
ることができ、ペルチェ素子が温度制御不可能となる熱
暴走を起こす前に、電流を減少するように設定温度を再
設定して、熱暴走によるペルチェ素子の破損を回避でき
るペルチェ制御装置およびペルチェ素子制御方法を提供
する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明の
要旨は、ペルチェ素子に流れる電流を常に測定するとと
もに、当該測定電流を基に前記ペルチェ素子の設定温度
を任意に制御するように構成されていることを特徴とす
るペルチェ制御装置に存する。また、請求項２に記載の
発明の要旨は、常に電流を監視して前記ペルチェ素子が
温度制御不可能となる熱暴走を起こす前に電流を減少す
るように設定温度を再設定して熱暴走による前記ペルチ
ェ素子の破損を回避する制御を行うように構成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載のペルチェ制御装置
に存する。また、請求項３に記載の発明の要旨は、撮像
デバイスと、前記ペルチェ素子と、前記ペルチェ素子の
電流を測定する電流測定部と、前記電流測定部の測定デ
ータから前記ペルチェ素子の温度を計算して設定し直す
温度設定部と、前記温度設定部からの設定信号を基に前
記ペルチェ素子を駆動する駆動回路部と、前記撮像デバ
イス上にある温度センサを備えていることを特徴とする
請求項２に記載のペルチェ制御装置に存する。また、請
求項４に記載の発明の要旨は、前記ペルチェ素子は、Ｎ
型半導体とＰ型半導体の２種類の半導体を第１の金属電
極および第２の金属電極で接合したπ型直列回路を有す
ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記
載のペルチェ制御装置に存する。また、請求項５に記載
の発明の要旨は、前記π型直列回路に対して前記Ｎ型半
導体側から直流電流を流した際に、ペルチェ効果によ
り、前記π型直列回路の上部の前記第１の金属電極で吸
熱が起こり、同時に前記π型直列回路の下部の２個の前
記第２の金属電極で放熱が起こり、熱は上部から下部に
向かって移行されて、温度制御する物体を冷却あるいは
加熱して前記ペルチェ素子を所定温度に保つ制御を行う
ように構成されていることを特徴とする請求項４に記載
のペルチェ制御装置に存する。また、請求項６に記載の
発明の要旨は、前記ペルチェ素子を流れる電流は前記電
流測定部で測定され当該測定データは前記温度設定部に
送られ、前記温度設定部は前記電流測定部での測定デー
タを基に前記ペルチェ素子の設定温度となる制御信号を
再計算して前記駆動回路部へ送り、前記駆動回路部は前
記撮像デバイス上にある前記温度センサからの温度情報
と前記温度設定部からの制御信号の差を検出しその差が
減少するように前記駆動回路部の出力電圧を変化させる
ように構成されていることを特徴とする請求項３乃至５
のいずれか一項に記載のペルチェ制御装置に存する。ま
た、請求項７に記載の発明の要旨は、前記温度設定部
は、前記電流測定部での測定データを基に環境温度が変
化したと判定した場合であって前記ペルチェ素子への設
定温度と前記温度センサからの温度情報の差を保つため
に前記ペルチェ素子に流れる電流が徐々に大きくなった
際に、環境温度が十分変化したと判断して前記ペルチェ
素子への設定温度の再設定を行うことで階段状に温度制
御を実行することを特徴とする請求項３乃至６のいずれ
か一項に記載のペルチェ制御装置に存する。また、請求
項８に記載の発明の要旨は、ペルチェ素子に流れる電流
を常に測定するとともに、当該測定電流を基に前記ペル
チェ素子の設定温度を任意に制御することを特徴とする
ペルチェ素子制御方法に存する。また、請求項９に記載
の発明の要旨は、常に電流を監視して前記ペルチェ素子
が温度制御不可能となる熱暴走を起こす前に電流を減少
するように設定温度を再設定して熱暴走による前記ペル
チェ素子の破損を回避する制御を行うことを特徴とする
請求項８に記載のペルチェ素子制御方法に存する。ま
た、請求項１０に記載の発明の要旨は、環境温度が所定
の範囲の間は、デバイス設定温度を一定に保つ階段状の
制御を行うことで、デバイス特性の安定性を確保するこ
とを特徴とする請求項９に記載のペルチェ素子制御方法
に存する。
要旨は、ペルチェ素子に流れる電流を常に測定するとと
もに、当該測定電流を基に前記ペルチェ素子の設定温度
を任意に制御するように構成されていることを特徴とす
るペルチェ制御装置に存する。また、請求項２に記載の
発明の要旨は、常に電流を監視して前記ペルチェ素子が
温度制御不可能となる熱暴走を起こす前に電流を減少す
るように設定温度を再設定して熱暴走による前記ペルチ
ェ素子の破損を回避する制御を行うように構成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載のペルチェ制御装置
に存する。また、請求項３に記載の発明の要旨は、撮像
デバイスと、前記ペルチェ素子と、前記ペルチェ素子の
電流を測定する電流測定部と、前記電流測定部の測定デ
ータから前記ペルチェ素子の温度を計算して設定し直す
温度設定部と、前記温度設定部からの設定信号を基に前
記ペルチェ素子を駆動する駆動回路部と、前記撮像デバ
イス上にある温度センサを備えていることを特徴とする
請求項２に記載のペルチェ制御装置に存する。また、請
求項４に記載の発明の要旨は、前記ペルチェ素子は、Ｎ
型半導体とＰ型半導体の２種類の半導体を第１の金属電
極および第２の金属電極で接合したπ型直列回路を有す
ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記
載のペルチェ制御装置に存する。また、請求項５に記載
の発明の要旨は、前記π型直列回路に対して前記Ｎ型半
導体側から直流電流を流した際に、ペルチェ効果によ
り、前記π型直列回路の上部の前記第１の金属電極で吸
熱が起こり、同時に前記π型直列回路の下部の２個の前
記第２の金属電極で放熱が起こり、熱は上部から下部に
向かって移行されて、温度制御する物体を冷却あるいは
加熱して前記ペルチェ素子を所定温度に保つ制御を行う
ように構成されていることを特徴とする請求項４に記載
のペルチェ制御装置に存する。また、請求項６に記載の
発明の要旨は、前記ペルチェ素子を流れる電流は前記電
流測定部で測定され当該測定データは前記温度設定部に
送られ、前記温度設定部は前記電流測定部での測定デー
タを基に前記ペルチェ素子の設定温度となる制御信号を
再計算して前記駆動回路部へ送り、前記駆動回路部は前
記撮像デバイス上にある前記温度センサからの温度情報
と前記温度設定部からの制御信号の差を検出しその差が
減少するように前記駆動回路部の出力電圧を変化させる
ように構成されていることを特徴とする請求項３乃至５
のいずれか一項に記載のペルチェ制御装置に存する。ま
た、請求項７に記載の発明の要旨は、前記温度設定部
は、前記電流測定部での測定データを基に環境温度が変
化したと判定した場合であって前記ペルチェ素子への設
定温度と前記温度センサからの温度情報の差を保つため
に前記ペルチェ素子に流れる電流が徐々に大きくなった
際に、環境温度が十分変化したと判断して前記ペルチェ
素子への設定温度の再設定を行うことで階段状に温度制
御を実行することを特徴とする請求項３乃至６のいずれ
か一項に記載のペルチェ制御装置に存する。また、請求
項８に記載の発明の要旨は、ペルチェ素子に流れる電流
を常に測定するとともに、当該測定電流を基に前記ペル
チェ素子の設定温度を任意に制御することを特徴とする
ペルチェ素子制御方法に存する。また、請求項９に記載
の発明の要旨は、常に電流を監視して前記ペルチェ素子
が温度制御不可能となる熱暴走を起こす前に電流を減少
するように設定温度を再設定して熱暴走による前記ペル
チェ素子の破損を回避する制御を行うことを特徴とする
請求項８に記載のペルチェ素子制御方法に存する。ま
た、請求項１０に記載の発明の要旨は、環境温度が所定
の範囲の間は、デバイス設定温度を一定に保つ階段状の
制御を行うことで、デバイス特性の安定性を確保するこ
とを特徴とする請求項９に記載のペルチェ素子制御方法
に存する。
【０００８】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は、本
発明の第１の実施の形態に係るペルチェ制御装置３０を
説明するための機能ブロック図である。図１において、
１は撮像デバイス、２はペルチェ素子、３は電流測定
部、４は温度設定部、５は駆動回路部、６は温度セン
サ、３０はペルチェ制御装置を示している。
発明の第１の実施の形態に係るペルチェ制御装置３０を
説明するための機能ブロック図である。図１において、
１は撮像デバイス、２はペルチェ素子、３は電流測定
部、４は温度設定部、５は駆動回路部、６は温度セン
サ、３０はペルチェ制御装置を示している。
【０００９】本発明のペルチェ制御装置３０は、デバイ
ス自身の温度に対して感度が敏感な赤外線センサ等のデ
バイス温度を所定の温度に保つペルチェ素子２の制御技
術に適用できる。図１にその構成を示す。
ス自身の温度に対して感度が敏感な赤外線センサ等のデ
バイス温度を所定の温度に保つペルチェ素子２の制御技
術に適用できる。図１にその構成を示す。
【００１０】図１を参照すると、本実施の形態のペルチ
ェ制御装置３０は、撮像デバイス１、ペルチェ素子２、
ペルチェ素子２の電流を測定する電流測定部３、電流測
定部３の測定データからペルチェ素子２の温度を計算し
て設定し直す温度設定部４、温度設定部４からの設定信
号を基にペルチェ素子２を駆動する駆動回路部５、撮像
デバイス１上にある温度センサ６を備えている。
ェ制御装置３０は、撮像デバイス１、ペルチェ素子２、
ペルチェ素子２の電流を測定する電流測定部３、電流測
定部３の測定データからペルチェ素子２の温度を計算し
て設定し直す温度設定部４、温度設定部４からの設定信
号を基にペルチェ素子２を駆動する駆動回路部５、撮像
デバイス１上にある温度センサ６を備えている。
【００１１】このような構成のペルチェ制御装置３０
は、ペルチェ素子２に流れる電流を常に測定し、この電
流を基にデバイスの設定温度を任意に制御できる点に特
徴を有している。
は、ペルチェ素子２に流れる電流を常に測定し、この電
流を基にデバイスの設定温度を任意に制御できる点に特
徴を有している。
【００１２】これにより、デバイス自身の温度を環境温
度に応じて安定化でき、かつ、消費電力の低減を図るこ
とができる。また、常に電流を監視しているため、ペル
チェ素子２が温度制御不可能となる熱暴走を起こす前
に、電流を減少するように設定温度を再設定して、熱暴
走によるペルチェ素子２の破損を回避できるようになる
といった効果を奏する。
度に応じて安定化でき、かつ、消費電力の低減を図るこ
とができる。また、常に電流を監視しているため、ペル
チェ素子２が温度制御不可能となる熱暴走を起こす前
に、電流を減少するように設定温度を再設定して、熱暴
走によるペルチェ素子２の破損を回避できるようになる
といった効果を奏する。
【００１３】図２は、図１のペルチェ制御装置３０にお
けるペルチェ効果を説明するためのモデル図である。図
２において、７はＮ型半導体、８はＰ型半導体、９，１
０は金属電極を示している。
けるペルチェ効果を説明するためのモデル図である。図
２において、７はＮ型半導体、８はＰ型半導体、９，１
０は金属電極を示している。
【００１４】上記撮像デバイス１は、感度がデバイス自
身の温度に対して敏感な赤外線センサ等であって、所定
温度（室温で十分）に保っておくことが必要である。こ
の温度保持を行うデバイスがペルチェ素子２であり、図
２に示すようにＮ型半導体７、Ｐ型半導体８、金属電極
９（第１の金属電極）、金属電極１０（第２の金属電
極）から構成される。
身の温度に対して敏感な赤外線センサ等であって、所定
温度（室温で十分）に保っておくことが必要である。こ
の温度保持を行うデバイスがペルチェ素子２であり、図
２に示すようにＮ型半導体７、Ｐ型半導体８、金属電極
９（第１の金属電極）、金属電極１０（第２の金属電
極）から構成される。
【００１５】次に、ペルチェ素子２が行う温度制御の原
理を図２を参照して説明する。Ｎ型半導体７とＰ型半導
体８の２種類の半導体を金属電極９，１０（第１の金属
電極、第２の金属電極）で接合したπ型直列回路に対し
てＮ型半導体７側から直流電流を流すと、ペルチェ効果
により、π型直列回路の上部の金属電極９（第１の金属
電極）で吸熱が起こり、同時にπ型直列回路の下部の２
個の金属電極１０（第２の金属電極）で放熱が起こるた
め、熱は上部から下部に向かって移行される。この原理
を利用して、温度制御する物体を冷却あるいは加熱して
デバイスを所定温度に保っている。
理を図２を参照して説明する。Ｎ型半導体７とＰ型半導
体８の２種類の半導体を金属電極９，１０（第１の金属
電極、第２の金属電極）で接合したπ型直列回路に対し
てＮ型半導体７側から直流電流を流すと、ペルチェ効果
により、π型直列回路の上部の金属電極９（第１の金属
電極）で吸熱が起こり、同時にπ型直列回路の下部の２
個の金属電極１０（第２の金属電極）で放熱が起こるた
め、熱は上部から下部に向かって移行される。この原理
を利用して、温度制御する物体を冷却あるいは加熱して
デバイスを所定温度に保っている。
【００１６】次に、ペルチェ制御装置３０の動作（ペル
チェ素子制御方法）について説明する。図４は、本発明
の第１の実施の形態に係るペルチェ制御装置３０の温度
制御における環境温度とデバイス設定温度の関係を示す
グラフである。本実施の形態では、図４に示すように、
環境温度が所定の範囲の間は、デバイス設定温度を一定
に保つ階段状の制御を行うことで、デバイス特性の安定
性を確保する。また、ペルチェ素子２に流れる電流を直
接測定・監視して、ペルチェ素子２の制御を行うため、
消費電力の低減や熱暴走を回避できる。
チェ素子制御方法）について説明する。図４は、本発明
の第１の実施の形態に係るペルチェ制御装置３０の温度
制御における環境温度とデバイス設定温度の関係を示す
グラフである。本実施の形態では、図４に示すように、
環境温度が所定の範囲の間は、デバイス設定温度を一定
に保つ階段状の制御を行うことで、デバイス特性の安定
性を確保する。また、ペルチェ素子２に流れる電流を直
接測定・監視して、ペルチェ素子２の制御を行うため、
消費電力の低減や熱暴走を回避できる。
【００１７】さらに詳しく、ペルチェ制御装置３０の動
作（ペルチェ素子制御方法）を説明する。ペルチェ素子
２を流れる電流は電流測定部３で測定される。当該測定
データは温度設定部４に送られる。電流測定部３は、電
流検知用のＩＣ（集積回路）を使用したり、抵抗を直列
接続して電圧測定し計算で求めることにより実現でき
る。
作（ペルチェ素子制御方法）を説明する。ペルチェ素子
２を流れる電流は電流測定部３で測定される。当該測定
データは温度設定部４に送られる。電流測定部３は、電
流検知用のＩＣ（集積回路）を使用したり、抵抗を直列
接続して電圧測定し計算で求めることにより実現でき
る。
【００１８】温度設定部４は、電流測定部３での測定デ
ータを基に、ペルチェ素子２の設定温度となる制御信号
を再計算して駆動回路部５へ送る。ペルチェ素子２の駆
動回路部５は、撮像デバイス１上にある温度センサ６か
らの温度情報（電圧値）と温度設定部４からの制御信号
（電圧値）の差を検出し、その差（電圧差）が減少する
ように駆動回路部５の出力電圧を変化させる。駆動回路
部５の出力電圧の変化に応じて、ペルチェ素子２に流れ
る電流が変化するので、ペルチェ素子２の温度を制御す
ることができることになる。
ータを基に、ペルチェ素子２の設定温度となる制御信号
を再計算して駆動回路部５へ送る。ペルチェ素子２の駆
動回路部５は、撮像デバイス１上にある温度センサ６か
らの温度情報（電圧値）と温度設定部４からの制御信号
（電圧値）の差を検出し、その差（電圧差）が減少する
ように駆動回路部５の出力電圧を変化させる。駆動回路
部５の出力電圧の変化に応じて、ペルチェ素子２に流れ
る電流が変化するので、ペルチェ素子２の温度を制御す
ることができることになる。
【００１９】次に、電流測定部３での測定データを基に
温度設定部４が設定する温度設定値の制御方法を示す。
まず、所定の環境温度の範囲内で、ペルチェ素子２への
設定温度と温度センサ６からの温度情報にあまり差がな
い場合、ペルチェ素子２に流れる電流は少なくてすむ
が、環境温度が変化すると、この差を保つために、ペル
チェ素子２に流れる電流が徐々に大きくなる。よって、
ある程度、電流が大きくなったときには、環境温度が十
分変化したと判断でき、ペルチェ素子２への設定温度を
変更する。
温度設定部４が設定する温度設定値の制御方法を示す。
まず、所定の環境温度の範囲内で、ペルチェ素子２への
設定温度と温度センサ６からの温度情報にあまり差がな
い場合、ペルチェ素子２に流れる電流は少なくてすむ
が、環境温度が変化すると、この差を保つために、ペル
チェ素子２に流れる電流が徐々に大きくなる。よって、
ある程度、電流が大きくなったときには、環境温度が十
分変化したと判断でき、ペルチェ素子２への設定温度を
変更する。
【００２０】具体的には、温度設定部４で設定温度の計
算を行い、かつ、設定する制御信号を変化させて、温度
の再設定を行うことで、温度差がまた小さくなり、電流
が減少する。この電流がある程度大きくなった時点で温
度の再設定を行うことで、階段状に温度制御ができ、環
境温度の変化に応じて、デバイス温度の安定化を図るこ
とができる。
算を行い、かつ、設定する制御信号を変化させて、温度
の再設定を行うことで、温度差がまた小さくなり、電流
が減少する。この電流がある程度大きくなった時点で温
度の再設定を行うことで、階段状に温度制御ができ、環
境温度の変化に応じて、デバイス温度の安定化を図るこ
とができる。
【００２１】以上説明したように第１の実施の形態によ
れば以下に掲げる効果を奏する。まず第１の効果は、ペ
ルチェ素子２の温度設定を環境温度に対して階段状に制
御することで、デバイス自身の温度に対する性能変化を
安定化することができることである。
れば以下に掲げる効果を奏する。まず第１の効果は、ペ
ルチェ素子２の温度設定を環境温度に対して階段状に制
御することで、デバイス自身の温度に対する性能変化を
安定化することができることである。
【００２２】また第２の効果は、ペルチェ素子２に流れ
る電流を常に測定して、この測定電流をもとに撮像デバ
イス１の温度設定を行っているので、最適なペルチェ電
流の制御ができ、消費電力の低減を図ることができるこ
とである。
る電流を常に測定して、この測定電流をもとに撮像デバ
イス１の温度設定を行っているので、最適なペルチェ電
流の制御ができ、消費電力の低減を図ることができるこ
とである。
【００２３】そして第３の効果は、ペルチェ素子２に流
す電流を監視しているので、電流が極端に大きくなると
きは、任意に設定温度を変えられるため、ペルチェ素子
２の熱暴走や破損を防ぐことができることである。
す電流を監視しているので、電流が極端に大きくなると
きは、任意に設定温度を変えられるため、ペルチェ素子
２の熱暴走や破損を防ぐことができることである。
【００２４】（第２の実施の形態）次に、駆動回路部５
および電流測定方法の一実施の形態を示す。図５は、本
発明の第２の実施の形態に係るペルチェ制御装置３０を
説明するための回路図である。図５において、１２は抵
抗素子（Ｒ１），１３は抵抗素子（Ｒ２），１４は抵抗
素子（Ｒ３），１５は抵抗素子（Ｒ４），１６はＮＰＮ
トランジスタ（ＴＲ１），１７はＰＮＰトランジスタ
（ＴＲ２），１８はＮＰＮトランジスタ（ＴＲ３），１
９はＰＮＰトランジスタ（ＴＲ４），２０は制御部、３
０はペルチェ制御装置、Ｖ１，Ｖ２はエミッタ電位、Ｖ
１’，Ｖ２’はベース電位を示している。
および電流測定方法の一実施の形態を示す。図５は、本
発明の第２の実施の形態に係るペルチェ制御装置３０を
説明するための回路図である。図５において、１２は抵
抗素子（Ｒ１），１３は抵抗素子（Ｒ２），１４は抵抗
素子（Ｒ３），１５は抵抗素子（Ｒ４），１６はＮＰＮ
トランジスタ（ＴＲ１），１７はＰＮＰトランジスタ
（ＴＲ２），１８はＮＰＮトランジスタ（ＴＲ３），１
９はＰＮＰトランジスタ（ＴＲ４），２０は制御部、３
０はペルチェ制御装置、Ｖ１，Ｖ２はエミッタ電位、Ｖ
１’，Ｖ２’はベース電位を示している。
【００２５】本実施の形態の駆動回路部５は、制御部２
０、抵抗素子１２（Ｒ１）、抵抗素子１３（Ｒ２）、抵
抗素子１４（Ｒ３）、抵抗素子１５（Ｒ４），ＮＰＮト
ランジスタ１６（ＴＲ１），ＮＰＮトランジスタ１８
（ＴＲ３），ＰＮＰトランジスタ１７（ＴＲ２），ＰＮ
Ｐトランジスタ１９（ＴＲ４）を備え、前述のペルチェ
素子２および電流測定部３を備えている。
０、抵抗素子１２（Ｒ１）、抵抗素子１３（Ｒ２）、抵
抗素子１４（Ｒ３）、抵抗素子１５（Ｒ４），ＮＰＮト
ランジスタ１６（ＴＲ１），ＮＰＮトランジスタ１８
（ＴＲ３），ＰＮＰトランジスタ１７（ＴＲ２），ＰＮ
Ｐトランジスタ１９（ＴＲ４）を備え、前述のペルチェ
素子２および電流測定部３を備えている。
【００２６】制御部２０は、図１の温度センサ６から送
られる温度情報や温度設定部４から送られる制御信号を
基に、両者の温度情報が一致するように、ＰＩＤ（Ｐｒ
ｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ａｎ
ｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御理論に基づき、ベ
ース電位Ｖ１’およびベース電位Ｖ２’を制御する。ペ
ルチェ素子２に流れる電流は、このベース電位Ｖ１’お
よびベース電位Ｖ２’から求まるエミッタ電位Ｖ１とエ
ミッタ電位Ｖ２の電位差とペルチェ素子２の特性により
決まる。例えば、設定温度と環境温度の差が広がると、
ペルチェ素子２の特性により電流は大きくなる。
られる温度情報や温度設定部４から送られる制御信号を
基に、両者の温度情報が一致するように、ＰＩＤ（Ｐｒ
ｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ａｎ
ｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御理論に基づき、ベ
ース電位Ｖ１’およびベース電位Ｖ２’を制御する。ペ
ルチェ素子２に流れる電流は、このベース電位Ｖ１’お
よびベース電位Ｖ２’から求まるエミッタ電位Ｖ１とエ
ミッタ電位Ｖ２の電位差とペルチェ素子２の特性により
決まる。例えば、設定温度と環境温度の差が広がると、
ペルチェ素子２の特性により電流は大きくなる。
【００２７】今、制御部２０により電圧がに示す破線
の向きに印加されると、ベースとエミッタ間電圧の関係
から、ＮＰＮトランジスタ１６（ＴＲ１），ＰＮＰトラ
ンジスタ１９（ＴＲ４）が動作状態となり、ＰＮＰトラ
ンジスタ１７（ＴＲ２），ＮＰＮトランジスタ１８（Ｔ
Ｒ３）がカットオフ状態となって、ペルチェ素子２の両
端にエミッタ電位Ｖ１−エミッタ電位Ｖ２（ただし、エ
ミッタ電位Ｖ１＞エミッタ電位Ｖ２）の電圧が印加され
る。これにより、に示す破線の向きに電流が流れ、抵
抗素子１５（Ｒ４）にペルチェ素子２に流れる電流が流
れる。
の向きに印加されると、ベースとエミッタ間電圧の関係
から、ＮＰＮトランジスタ１６（ＴＲ１），ＰＮＰトラ
ンジスタ１９（ＴＲ４）が動作状態となり、ＰＮＰトラ
ンジスタ１７（ＴＲ２），ＮＰＮトランジスタ１８（Ｔ
Ｒ３）がカットオフ状態となって、ペルチェ素子２の両
端にエミッタ電位Ｖ１−エミッタ電位Ｖ２（ただし、エ
ミッタ電位Ｖ１＞エミッタ電位Ｖ２）の電圧が印加され
る。これにより、に示す破線の向きに電流が流れ、抵
抗素子１５（Ｒ４）にペルチェ素子２に流れる電流が流
れる。
【００２８】また、制御部２０により電圧がに示す一
点鎖線の向きに印加されると、ベースとエミッタ間電圧
の関係から、ＮＰＮトランジスタ１６（ＴＲ１），ＰＮ
Ｐトランジスタ１９（ＴＲ４）がカットオフ状態とな
り、ＰＮＰトランジスタ１７（ＴＲ２），ＮＰＮトラン
ジスタ１８（ＴＲ３）が動作状態となって、ペルチェ素
子２の両端にエミッタ電位差｛Ｖ２−Ｖ１｝（ただし、
エミッタ電位Ｖ１＜エミッタ電位Ｖ２）の電圧が印加さ
れる。これにより、電流はに示す一点鎖線の向きに流
れ、抵抗素子１３（Ｒ２）にペルチェ素子２に流れる電
流が流れる。
点鎖線の向きに印加されると、ベースとエミッタ間電圧
の関係から、ＮＰＮトランジスタ１６（ＴＲ１），ＰＮ
Ｐトランジスタ１９（ＴＲ４）がカットオフ状態とな
り、ＰＮＰトランジスタ１７（ＴＲ２），ＮＰＮトラン
ジスタ１８（ＴＲ３）が動作状態となって、ペルチェ素
子２の両端にエミッタ電位差｛Ｖ２−Ｖ１｝（ただし、
エミッタ電位Ｖ１＜エミッタ電位Ｖ２）の電圧が印加さ
れる。これにより、電流はに示す一点鎖線の向きに流
れ、抵抗素子１３（Ｒ２）にペルチェ素子２に流れる電
流が流れる。
【００２９】このように、に示す破線の向きやに示
す一点鎖線の向きの電流の向きにより、ペルチェ素子２
の吸熱面と放熱面が逆転するので、撮像デバイス１の冷
却と加熱の両方が可能となる。
す一点鎖線の向きの電流の向きにより、ペルチェ素子２
の吸熱面と放熱面が逆転するので、撮像デバイス１の冷
却と加熱の両方が可能となる。
【００３０】また、電流測定部３は、ペルチェ素子２に
流れる電流が通過する抵抗素子１３（Ｒ２）、抵抗素子
１５（Ｒ４）の両端の電圧を測定する電圧計測ＩＣ（集
積回路）である。
流れる電流が通過する抵抗素子１３（Ｒ２）、抵抗素子
１５（Ｒ４）の両端の電圧を測定する電圧計測ＩＣ（集
積回路）である。
【００３１】電流測定部３が測定した電圧の値と抵抗素
子１３（Ｒ２）または抵抗素子１５（Ｒ４）の抵抗値か
らオームの法則により、ペルチェ素子２に流れる電流を
求めることができ、温度設定部４で使用する情報とな
る。
子１３（Ｒ２）または抵抗素子１５（Ｒ４）の抵抗値か
らオームの法則により、ペルチェ素子２に流れる電流を
求めることができ、温度設定部４で使用する情報とな
る。
【００３２】なお、本発明が上記各実施の形態に限定さ
れず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形
態は適宜変更され得ることは明らかである。また上記構
成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定され
ず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にす
ることができる。また、各図において、同一構成要素に
は同一符号を付している。
れず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形
態は適宜変更され得ることは明らかである。また上記構
成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定され
ず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にす
ることができる。また、各図において、同一構成要素に
は同一符号を付している。
【００３３】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、以下に掲げる効果を奏する。まず第１の効果は、ペ
ルチェ素子の温度設定を環境温度に対して階段状に制御
することで、デバイス自身の温度に対する性能変化を安
定化することができることである。
で、以下に掲げる効果を奏する。まず第１の効果は、ペ
ルチェ素子の温度設定を環境温度に対して階段状に制御
することで、デバイス自身の温度に対する性能変化を安
定化することができることである。
【００３４】また第２の効果は、ペルチェ素子に流れる
電流を常に測定して、この測定電流をもとに撮像デバイ
スの温度設定を行っているので、最適なペルチェ電流の
制御ができ、消費電力の低減を図ることができることで
ある。
電流を常に測定して、この測定電流をもとに撮像デバイ
スの温度設定を行っているので、最適なペルチェ電流の
制御ができ、消費電力の低減を図ることができることで
ある。
【００３５】そして第３の効果は、ペルチェ素子に流す
電流を監視しているので、電流が極端に大きくなるとき
は、任意に設定温度を変えられるため、ペルチェ素子の
熱暴走や破損を防ぐことができることである。
電流を監視しているので、電流が極端に大きくなるとき
は、任意に設定温度を変えられるため、ペルチェ素子の
熱暴走や破損を防ぐことができることである。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るペルチェ制御
装置を説明するための機能ブロック図である。
装置を説明するための機能ブロック図である。
【図２】図１のペルチェ制御装置におけるペルチェ効果
を説明するためのモデル図である。
を説明するためのモデル図である。
【図３】従来の温度制御における環境温度とデバイス設
定温度の関係を示すグラフである。
定温度の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るペルチェ制御
装置の温度制御における環境温度とデバイス設定温度の
関係を示すグラフである。
装置の温度制御における環境温度とデバイス設定温度の
関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るペルチェ制御
装置を説明するための回路図である。
装置を説明するための回路図である。
１…撮像デバイス ２…ペルチェ素子 ３…電流測定部 ４…温度設定部 ５…駆動回路部 ６…温度センサ ７…Ｎ型半導体 ８…Ｐ型半導体 ９，１０…金属電極 １２…抵抗素子（Ｒ１） １３…抵抗素子（Ｒ２） １４…抵抗素子（Ｒ３） １５…抵抗素子（Ｒ４） １６…ＮＰＮトランジスタ（ＴＲ１） １７…ＰＮＰトランジスタ（ＴＲ２） １８…ＮＰＮトランジスタ（ＴＲ３） １９…ＰＮＰトランジスタ（ＴＲ４） ２０…制御部 ３０…ペルチェ制御装置 Ｖ１，Ｖ２…エミッタ電位 Ｖ１’，Ｖ２’…ベース電位
Claims (10)
- 【請求項１】 ペルチェ素子に流れる電流を常に測定す
るとともに、当該測定電流を基に前記ペルチェ素子の設
定温度を任意に制御するように構成されていることを特
徴とするペルチェ制御装置。 - 【請求項２】 常に電流を監視して前記ペルチェ素子が
温度制御不可能となる熱暴走を起こす前に電流を減少す
るように設定温度を再設定して熱暴走による前記ペルチ
ェ素子の破損を回避する制御を行うように構成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載のペルチェ制御装
置。 - 【請求項３】 撮像デバイスと、前記ペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子の電流を測定する電流測定部と、前記
電流測定部の測定データから前記ペルチェ素子の温度を
計算して設定し直す温度設定部と、前記温度設定部から
の設定信号を基に前記ペルチェ素子を駆動する駆動回路
部と、前記撮像デバイス上にある温度センサを備えてい
ることを特徴とする請求項２に記載のペルチェ制御装
置。 - 【請求項４】 前記ペルチェ素子は、Ｎ型半導体とＰ型
半導体の２種類の半導体を第１の金属電極および第２の
金属電極で接合したπ型直列回路を有することを特徴と
する請求項１乃至３のいずれか一項に記載のペルチェ制
御装置。 - 【請求項５】 前記π型直列回路に対して前記Ｎ型半導
体側から直流電流を流した際に、ペルチェ効果により、
前記π型直列回路の上部の前記第１の金属電極で吸熱が
起こり、同時に前記π型直列回路の下部の２個の前記第
２の金属電極で放熱が起こり、熱は上部から下部に向か
って移行されて、温度制御する物体を冷却あるいは加熱
して前記ペルチェ素子を所定温度に保つ制御を行うよう
に構成されていることを特徴とする請求項４に記載のペ
ルチェ制御装置。 - 【請求項６】 前記ペルチェ素子を流れる電流は前記電
流測定部で測定され当該測定データは前記温度設定部に
送られ、 前記温度設定部は前記電流測定部での測定データを基に
前記ペルチェ素子の設定温度となる制御信号を再計算し
て前記駆動回路部へ送り、 前記駆動回路部は前記撮像デバイス上にある前記温度セ
ンサからの温度情報と前記温度設定部からの制御信号の
差を検出しその差が減少するように前記駆動回路部の出
力電圧を変化させるように構成されていることを特徴と
する請求項３乃至５のいずれか一項に記載のペルチェ制
御装置。 - 【請求項７】 前記温度設定部は、前記電流測定部での
測定データを基に環境温度が変化したと判定した場合で
あって前記ペルチェ素子への設定温度と前記温度センサ
からの温度情報の差を保つために前記ペルチェ素子に流
れる電流が徐々に大きくなった際に、環境温度が十分変
化したと判断して前記ペルチェ素子への設定温度の再設
定を行うことで階段状に温度制御を実行することを特徴
とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載のペルチェ
制御装置。 - 【請求項８】 ペルチェ素子に流れる電流を常に測定す
るとともに、当該測定電流を基に前記ペルチェ素子の設
定温度を任意に制御することを特徴とするペルチェ素子
制御方法。 - 【請求項９】 常に電流を監視して前記ペルチェ素子が
温度制御不可能となる熱暴走を起こす前に電流を減少す
るように設定温度を再設定して熱暴走による前記ペルチ
ェ素子の破損を回避する制御を行うことを特徴とする請
求項８に記載のペルチェ素子制御方法。 - 【請求項１０】 環境温度が所定の範囲の間は、デバイ
ス設定温度を一定に保つ階段状の制御を行うことで、デ
バイス特性の安定性を確保することを特徴とする請求項
９に記載のペルチェ素子制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000064819A JP3601404B2 (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | ペルチェ制御装置およびペルチェ素子制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000064819A JP3601404B2 (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | ペルチェ制御装置およびペルチェ素子制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001257386A true JP2001257386A (ja) | 2001-09-21 |
| JP3601404B2 JP3601404B2 (ja) | 2004-12-15 |
Family
ID=18584452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000064819A Expired - Fee Related JP3601404B2 (ja) | 2000-03-09 | 2000-03-09 | ペルチェ制御装置およびペルチェ素子制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3601404B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005166829A (ja) * | 2003-12-01 | 2005-06-23 | Fujitsu Ltd | ペルチェ素子駆動回路，ペルチェ素子駆動方法および伝送光出力回路 |
| JP2010502017A (ja) * | 2006-08-22 | 2010-01-21 | ブリリアント テレコミュニケーションズ， インコーポレイテッド | 密閉筐体内ｐｃｂ実装電子部品の熱安定化用機器および方法 |
| JP2013002903A (ja) * | 2011-06-15 | 2013-01-07 | Jeol Ltd | 放射線検出装置および放射線分析装置 |
| JP2014078690A (ja) * | 2012-09-19 | 2014-05-01 | Japan Oclaro Inc | 光モジュール及び光モジュールの制御方法 |
| KR20230065442A (ko) * | 2021-11-05 | 2023-05-12 | 에이엠텔레콤주식회사 | 펠티어 소자를 이용한 단말기 쿨링 방법 |
-
2000
- 2000-03-09 JP JP2000064819A patent/JP3601404B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005166829A (ja) * | 2003-12-01 | 2005-06-23 | Fujitsu Ltd | ペルチェ素子駆動回路，ペルチェ素子駆動方法および伝送光出力回路 |
| JP2010502017A (ja) * | 2006-08-22 | 2010-01-21 | ブリリアント テレコミュニケーションズ， インコーポレイテッド | 密閉筐体内ｐｃｂ実装電子部品の熱安定化用機器および方法 |
| JP2013002903A (ja) * | 2011-06-15 | 2013-01-07 | Jeol Ltd | 放射線検出装置および放射線分析装置 |
| JP2014078690A (ja) * | 2012-09-19 | 2014-05-01 | Japan Oclaro Inc | 光モジュール及び光モジュールの制御方法 |
| KR20230065442A (ko) * | 2021-11-05 | 2023-05-12 | 에이엠텔레콤주식회사 | 펠티어 소자를 이용한 단말기 쿨링 방법 |
| KR102567252B1 (ko) * | 2021-11-05 | 2023-08-28 | 에이엠텔레콤주식회사 | 펠티어 소자를 이용한 단말기 쿨링 방법 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3601404B2 (ja) | 2004-12-15 |
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