JP2004125182A

JP2004125182A - Temperature control device

Info

Publication number: JP2004125182A
Application number: JP2002285379A
Authority: JP
Inventors: Seijiro Sakane; 坂根　誠二郎
Original assignee: Sunx Ltd
Current assignee: Panasonic Industrial Devices SUNX Co Ltd
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature control device capable of surely detecting the deterioration of a Peltier element irrespective of ambient temperatures. <P>SOLUTION: A normal operating time according to an operation continuation time in which cooling operation or heating operation by the Peltier element 12 in normal state under the ambient temperatures is stored in a storage means 24 while being related to the ambient temperatures. A control part 25 starts the measurement of the cooling operation continuation time (step S2) when the cooling operation is started (Y in step S1) to take in the ambient temperatures from an ambient temperature detection means 21, and reads the corresponding upper limit normal operating times from the storage means 24 (step S3 and S4). When the cooling operation is completed (Y in step S5), the actual operation continuation time and the upper limit normal operation time of the cooling operation are compared with each other. When the actual operation continuation time is longer than the upper limit normal operation time (Y in step S6), an abnormality determination signal is outputted (step S7). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被制御部分をペルチェ素子にて加熱又は冷却して、所定の基準温度範囲内になるように制御する温度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の温度制御装置は、例えばレーザダイオードのように温度に対する特性が著しく変化してしまうようなものにおいて、レーザダイオードの温度を一定に保ってその特性を安定化させる目的で備えられる。具体的には、レーザダイオードを冷却・加熱するペルチェ素子と、レーザダイオードの温度を検出するサーミスタと、このサーミスタによって検出される温度と予め定めた基準温度との温度差に応じてペルチェ素子に制御電流を流して冷却動作又は加熱動作を行わせる制御手段とから構成されている。
【０００３】
このペルチェ素子には、吸熱面と放熱面とがあり、一方の面が放熱作用によって被制御部分を加熱しているときは、他方の面は吸熱作用によって冷却している。また逆に、一方の面が吸熱作用によって被制御部分を冷却しているときは、他方の面は放熱作用によって加熱している。ペルチェ素子において、被制御部分を冷却・加熱する面が、放熱作用となるか吸熱作用となるかは、このペルチェ素子に与える制御電流の向きによって決まる。
【０００４】
そして、従来の温度制御装置では、被制御部分が予め設定された基準温度に対して低い場合には、駆動手段は、温度検出手段によって検出された温度と基準温度との温度差に基づいて、ペルチェ素子が加熱動作するように制御電流を与え、被制御部分が基準温度に対して高い場合には、駆動手段は、温度検出手段によって検出された温度と基準温度との温度差に基づいて、ペルチェ素子が冷却動作するように加熱動作の時とは逆方向に制御電流を与える。これによって、被制御部分の温度を一定の温度に安定させている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２５７３８６公報
【特許文献２】
特許第２９９６００７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記温度制御装置を長期に使用していると、ペルチェ素子が経時的に劣化してしまう。そうすると、ペルチェ素子は単位制御電流に対する吸熱量または放熱量が低下するため、例えば周囲温度と被制御部分との温度差が大きい場合には、被制御部分の温度を前記基準温度にさせることができず制御不能となるか、たとえ前記基準温度にさせることができたとしても消費電力が極めて大きくなるといった問題が生じる。また、特に周囲温度と被制御部分との温度差が小さい場合には、被制御部分の温度が基準温度になり見かけ上は正常に温度制御されていても、やはりペルチェ素子が劣化していない正常状態に比べて消費電力が増大し、このまま温度制御を続けると更にペルチェ素子の劣化を進行させてしまい結局制御不能となってしまうことも生じ得る。
【０００７】
なお、上記特許文献１には、被制御部分と周囲温度との温度差が大きくなって消費電力が増大することによってペルチェ素子の温度制御が不能できなくなることを未然に防止するために、ペルチェ素子に流れる制御電流量を監視し、それが所定値以上になったときに制御電流量を低減させるよう目標となる設定温度を再設定する構成のものが記載されている。
また、上記特許文献２には、ペルチェ素子の素子端での急激な温度上昇による破損を防止するために、ペルチェ素子の熱起電力を監視して、それが基準電圧より大きくなった場合に、ペルチェ素子への電流供給を停止させる構成のものが記載されている。しかしながら、何れの構成のものにおいても、ペルチェ素子の経時的劣化を直接的に検出することはできない。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、周囲温度に関係なく、ペルチェ素子の劣化を確実に検出することが可能な温度制御装置を提供するところにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明に係る温度制御装置は、ペルチェ素子及び制御温度検出手段を被制御部分に対して伝熱可能に配し、制御温度検出手段によって検出された制御温度が、予め設定された基準温度範囲より高いときにはペルチェ素子に冷却動作を行わせる一方で、制御温度が基準温度範囲より低いときにはペルチェ素子に加熱動作を行わせることで、被制御部分の温度が基準温度範囲になるように温度制御を行う温度制御装置において、周囲温度を検出する周囲温度検出手段と、各周囲温度下において、正常状態にあるペルチェ素子による冷却動作または加熱動作が継続された動作継続時間に応じた正常動作時間が、各周囲温度に対応付けられて記憶される記憶手段と、温度制御における冷却動作または加熱動作が継続された実動作継続時間を計測する実動作時間計測手段と、加熱動作または冷却動作時において、周囲温度検出手段により検出された周囲温度に対応する正常動作時間を記憶手段から読み出して、この正常動作時間と動作計測手段による実動作継続時間とを比較し、この比較結果に応じた判定動作を行う異常判定手段とを備えているところに特徴を有する。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の温度制御装置において、正常動作時間は、正常状態にあるペルチェ素子による冷却動作または加熱動作が継続された動作継続時間よりも所定の許容時間分だけ長い上限正常動作時間であって、異常判定手段には、記憶手段から読み出された上限正常動作時間に対する実動作継続時間の割合に応じた検出動作を行う劣化状態検出手段が設けられているところに特徴を有する。
【００１１】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
上述したように、ペルチェ素子が劣化すると、ペルチェ素子は単位制御電流に対する吸熱量または放熱量が低下するため、温度制御におけるペルチェ素子の冷却動作或いは加熱動作に要する時間が長くなる。しかも、周囲温度が異なれば、それだけ被制御部分以外の周囲に奪われる熱量も異なり、やはり冷却動作或いは加熱動作に要する時間に影響を与える。
【００１２】
そこで、本発明によれば、記憶手段に、各周囲温度下において、正常状態（正常な温度制御が実質的に行える状態）にあるペルチェ素子による冷却動作または加熱動作が継続した動作継続時間に応じた正常動作時間を、各周囲温度に対応付けて記憶しておく。次いで、例えば温度制御装置を起動させると、その温度制御における加熱動作または冷却動作時において周囲温度検出手段により周囲温度が検出されるとともに、実動作時間計測手段において冷却動作また加熱動作が継続された実動作継続時間が計測される。そして、異常判定手段により、検出された周囲温度に対応する正常動作時間が記憶手段から読み出され、この正常動作時間と実動作継続時間との比較結果に応じた判定動作が行われる。
【００１３】
このように、温度制御の実行において加熱動作或いは冷却動作が継続した時間が、ペルチェ素子の劣化に応じて変化することに着目し、それらの実動作継続時間と正常動作時間との比較に基づいて判定動作が行われるから、ペルチェ素子の劣化を検出することができる。しかも前記判定動作における正常動作時間は、周囲温度毎に対応付けられて記憶手段に記憶されたものから読み出されて設定されるから、周囲温度に関係なく、ペルチェ素子の劣化を確実に検出することができる。
【００１４】
＜請求項２の発明＞
本発明によれば、劣化状態検出手段によって、正常状態にあるペルチェ素子による冷却動作または加熱動作が継続した動作継続時間よりも所定の許容時間分だけ長い上限正常動作時間に対する実動作継続時間の割合に応じた出力信号が出力される。従って、例えば表示手段によって前記出力信号に応じた表示をさせることでペルチェ素子の劣化具合を事前に知ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
本実施形態で例示する温度制御装置は、図１に全体の構成が示されており、半導体レーザ光源１０（具体的には、レーザダイオード）を実装した回路基板１１を被制御部分として、その温度を制御するものである。
【００１６】
図１において、符号１２はペルチェ素子、符号１３は制御温度検出手段であり、これらは共に回路基板１１に取り付けられている。具体的には、ペルチェ素子１２は、回路基板１１のうち前記半導体レーザ光源１０に密着して取り付けられ、また、制御温度検出手段１３は、回路基板１１に実装したサーミスタ１４と抵抗１５との共通接続部分から出力線を延ばした分圧回路となっている。
符号１６の基準電圧回路は、抵抗１７，１８からなる分圧回路であり、本発明に係る「予め設定された基準温度範囲」に対応した基準電圧を出力する。なお、本実施形態において基準温度範囲は、例えば、２５℃に設定されている。即ち、本発明でいう「被制御部分の温度が基準温度範囲内になるように」とは、本実施形態では「回路基板１１の温度が基準温度（２５℃）になるように」ということを意味する。
【００１７】
前記制御温度検出手段１３と基準電圧回路１６との出力が比較回路１９の入力端子にそれぞれ与えられ、比較回路１９はその大小比較結果に応じた信号をペルチェドライバ２０に出力する。ペルチェドライバ２０は、ＩＣ（図示せず）を備えて、比較回路１９から受けた信号に基づき、ペルチェ素子１２に与える制御電流の向きを切り換えることで、ペルチェ素子１２に冷却動作と加熱動作とを選択的に行わせる。また、制御温度検出手段１３と基準電圧回路１６との出力レベルが同レベルであるとき、即ち、回路基板１１の温度（本発明でいう「制御温度」に相当）が基準温度に一致しているときには比較回路１９からの信号レベルがゼロとなりペルチェ素子１２への制御電流供給を停止させる。
【００１８】
以上の構成により、回路基板１１の温度が前記基準温度に対して低い場合には、比較回路１９からの所定レベルの信号がペルチェドライバ２０に与えられてペルチェ素子１２が加熱動作するように制御電流が供給される。これに対して、回路基板１１の温度が基準温度に対して高い場合には、比較回路１９から反転した信号がペルチェドライバ２０に与えられてペルチェ素子１２が冷却動作するように上記加熱動作時とは逆向きに制御電流が供給される。
【００１９】
ここで、回路基板１１をペルチェ素子１２によって冷却・加熱して、基準温度に近づけていくと、例えば、図２（Ａ）に示すように、やがて回路基板１１の温度が基準温度に達する。しかし、回路基板１１の温度は、基準温度に瞬間的に一致したとしても、その基準温度で即安定するのではなく、惰性でその温度を通り過ぎていく。すると、回路基板１１の温度は基準温度に対して、先の状態とは逆の状態となり、基準温度より高い温度となるため、制御温度検出手段１３によって検出された制御温度と基準温度との温度差に基づいた制御電流でもって、ペルチェ素子１２が冷却制御されることになる。さらに、この冷却制御によって、回路基板１１を冷却すると、また基準温度を通り過ぎてしまい、温度が基準温度よりも低くなるために再度加熱制御し、基準温度付近で冷却と加熱の繰り返し制御が行われる。
このようにして、回路基板１１がほぼ一定の温度に維持されるのである。
【００２０】
さて、本実施形態の温度制御装置には、周囲温度検出手段２１、記憶手段２４と制御部２５とが備えられている。このうち、周囲温度検出手段２１は、抵抗２２とサーミスタ２３とが直列接続されており、周囲温度に応じて変化するサーミスタ１８の負荷電圧が制御部２５に与えられるようになっている。次に、記憶手段２４には、本発明でいう「正常動作時間」が各周囲温度に対応付けられて記憶されている。本実施形態では、例えば、各周囲温度下において、ペルチェ素子１２が劣化前の正常状態で温度制御装置を駆動させ、例えば図５（Ａ）に示すように、起動開始から回路基板１１が基準温度に達した後に順次繰り返される各冷却動作継続時間を測定し、この冷却時間に、所定に許容時間加えたものを前記正常動作時間としている。この冷却動作継続時間は周囲温度によっても変化するから各周囲温度下で温度制御を実行させてそれぞれの冷却動作継続時間を測定する。ここで、被制御部分が発熱体であるときは、発熱状態にして冷却動作継続時間を測定する。つまり、本実施形態の場合は、半導体レーザ光源１０の出力をオンした状態で冷却動作継続時間を測定することになる。なお、この冷却動作継続時間は、例えば比較回路１９から出力される信号レベルを監視し、ペルチェ素子１２に冷却動作をさせるための信号が出力されてからそのレベルが反転するまでの時間を計測することで得ることができる。
【００２１】
続いて、制御部２５は、本発明の異常判定手段及び劣化状態検出手段として機能し、図３のフローチャートに示す制御を実行する。制御部２５は、ステップＳ１において、例えば比較回路１９からの信号レベルに基づき冷却動作が開始されたか否かを検知し、開始されたとき（ステップＳ１で「Ｙ」）には、その冷却動作継続時間の計測を開始する（ステップＳ２）。それとともに、周囲温度検出手段２１から得られるサーミスタ２３の負荷電圧レベルに基づいて周囲温度を取り込んで、それに対応する上限正常動作時間を記憶手段２４から読み出す（ステップＳ３，４）。そして、比較回路１９からの信号レベルがゼロになるか或いは反転して冷却動作が終了したとき（ステップＳ５で「Ｙ」）には、ステップＳ６で、その冷却動作の実動作継続時間と上限正常動作時間とを大小比較する。ここで、実動作継続時間が上限正常時間以上となっているとき（ステップＳ６で「Ｙ」）には、正常な温度制御ができない程度にペルチェ素子１２が劣化している異常状態になっているとみなして異常判定信号を出力する（ステップＳ７）。そして、例えば制御部２５は、この異常判定信号をペルチェドライバ２０に与えて比較回路１９からの信号レベルに拘わらずペルチェ素子１２への電流供給を停止させるとともに、図示しない報知手段を駆動（例えば表示灯を点灯）させる。従って、この場合、制御部２５は本発明の「異常判定手段」として機能することになる。
【００２２】
一方、実動作継続時間が上限正常時間未満となっているとき（ステップＳ６で「Ｎ」）には、例えば上限正常時間に対する実動作継続時間の割合が所定の基準値になっていることを条件に、まもなく前記異常状態になるとみなして出力信号を出力する。そして、この出力信号に基づいて例えば前記表示灯の表示態様を変化させたり、或いは表示部を設けて前記割合をパーセント表示させるなど、やはり図示しない報知手段を駆動させる（ステップＳ８）。従って、この場合、制御部２５は本発明の「劣化状態検出手段」として機能することになる。
【００２３】
ここで、ペルチェ素子１２が劣化してくると、ペルチェ素子１２は単位制御電流に対する吸熱量が低下するため、図２（Ｂ）に示すように、温度制御におけるペルチェ素子１２の各冷却動動作継続時間が長くなる。そして、この冷却動作継続時間が上限正常動作時間以上になったときには、制御部２５から異常判定信号が出力されて所定の報知処理がなされる。しかも、上記したように制御部２５の判定動作における上限正常動作時間は、周囲温度毎に対応付けられて記憶手段２４に記憶されたものから読み出されて設定されるから、周囲温度に関係なく、ペルチェ素子１２の劣化を確実に検出することができる。
更に、冷却動作継続時間が上限正常動作時間未満であっても、上限正常時間に対する実動作継続時間の割合に基づいて所定の報知処理がなされるから、それによってペルチェ素子１２の劣化具合を事前に知ることができる。
【００２４】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）前記実施形態では、基準温度範囲は１つの値（２５℃）としたが、これに限らず、所定の上限温度及び下限温度によって挟まれる所定の温度範囲であっても良い。
（２）前記実施形態では、冷却動作についてその実動作継続時間および正常動作時間に基づき異常判定等を行う構成としたが、加熱動作についてその実動作継続時間および正常動作時間に基づき異常判定等を行う構成であっても良い。
（３）前記実施形態では、起動開始から回路基板１１が基準温度に達した後に順次繰り返される冷却動作の動作継続時間に基づき異常判定等を行う構成としたが、これに限らず、温度制御装置の起動時から開始される冷却動作或いは加熱動作についてその動作継続時間を計測し、これに対応する正常動作時間との比較に基づいて判定動作等を行う構成であっても良い。
（４）前記実施形態では、回路基板１１を被制御部分としたものを例示したが、被制御部分は必ずしも回路基板等の電気製品でなくてもよく、また、発熱するものでなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る温度制御装置のブロック図
【図２】回路基板の温度変化と冷却動作との関係を示すグラフ
【図３】制御部の制御内容を示すフローチャート
【符号の説明】
１１…回路基板（被制御部分）
１２…ペルチェ素子
１３…制御温度検出手段
１９…比較回路
２１…周囲温度検出手段
２４…記憶手段
２５…制御部（異常判定手段及び劣化状態検出手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a temperature control device that controls a controlled portion to be heated or cooled by a Peltier element so as to be within a predetermined reference temperature range.
[0002]
[Prior art]
This type of temperature control device is provided for the purpose of keeping the temperature of a laser diode constant and stabilizing its characteristics in a device such as a laser diode whose characteristics with respect to temperature change significantly. Specifically, a Peltier element that cools and heats the laser diode, a thermistor that detects the temperature of the laser diode, and controls the Peltier element according to a temperature difference between the temperature detected by the thermistor and a predetermined reference temperature And control means for causing a cooling operation or a heating operation to flow by passing an electric current.
[0003]
This Peltier element has a heat absorbing surface and a heat radiating surface. When one surface heats the controlled portion by the heat radiating effect, the other surface is cooled by the heat absorbing effect. Conversely, when one surface is cooling the controlled part by the heat absorption effect, the other surface is heated by the heat radiation effect. In the Peltier element, whether the surface for cooling / heating the controlled part has a heat radiation effect or a heat absorption effect is determined by the direction of the control current applied to the Peltier element.
[0004]
Then, in the conventional temperature control device, when the controlled portion is lower than a preset reference temperature, the driving unit determines the temperature based on the temperature difference between the temperature detected by the temperature detection unit and the reference temperature. A control current is applied so that the Peltier element performs a heating operation, and when the controlled portion is higher than the reference temperature, the driving unit determines the temperature based on a temperature difference between the temperature detected by the temperature detection unit and the reference temperature. A control current is applied in a direction opposite to that during the heating operation so that the Peltier element performs a cooling operation. This stabilizes the temperature of the controlled part at a constant temperature.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-257386 A [Patent Document 2]
Japanese Patent No. 2999607 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, if the temperature control device is used for a long time, the Peltier element will deteriorate with time. Then, since the Peltier element decreases the amount of heat absorption or heat radiation with respect to the unit control current, for example, when the temperature difference between the ambient temperature and the controlled part is large, the temperature of the controlled part can be set to the reference temperature. This causes a problem that control becomes impossible or the power consumption becomes extremely large even if the reference temperature can be maintained. In particular, when the temperature difference between the ambient temperature and the controlled part is small, the temperature of the controlled part becomes the reference temperature, and although the temperature is apparently controlled normally, the Peltier element is not deteriorated. The power consumption increases as compared with the state, and if the temperature control is continued as it is, the Peltier element may be further deteriorated, and the control may eventually become impossible.
[0007]
Note that, in order to prevent the temperature control of the Peltier element from being disabled due to an increase in power consumption due to a large temperature difference between the controlled part and the ambient temperature, Patent Document 1 discloses a Peltier element. A configuration is described in which the amount of control current flowing through the motor is monitored, and when the amount of control current becomes equal to or more than a predetermined value, the target set temperature is reset so as to reduce the amount of control current.
Further, in Patent Document 2 described above, in order to prevent breakage due to a rapid rise in temperature at the element end of the Peltier element, the thermoelectromotive force of the Peltier element is monitored, and when it becomes larger than a reference voltage, A configuration in which current supply to a Peltier element is stopped is described. However, in any of the configurations, it is not possible to directly detect the deterioration over time of the Peltier element.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a temperature control device capable of reliably detecting deterioration of a Peltier element regardless of an ambient temperature.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a temperature control apparatus according to the first aspect of the present invention includes a Peltier element and a control temperature detection means arranged so as to be able to conduct heat to a controlled part, and a control temperature detected by the control temperature detection means. However, when the temperature is higher than a preset reference temperature range, the Peltier element performs a cooling operation, while when the control temperature is lower than the reference temperature range, the Peltier element performs a heating operation, so that the temperature of the controlled portion becomes the reference temperature. In a temperature control device that performs temperature control so as to be in a temperature range, an ambient temperature detecting means for detecting an ambient temperature, and an operation continuation in which a cooling operation or a heating operation by a Peltier element in a normal state is continued under each ambient temperature Storage means for storing the normal operation time according to the time in association with each ambient temperature, and the cooling operation or the heating operation in the temperature control continues. An actual operation time measuring means for measuring the measured actual operation continuation time, and a normal operation time corresponding to the ambient temperature detected by the ambient temperature detecting means during the heating operation or the cooling operation, being read from the storage means. It is characterized in that an abnormality determining means for comparing the time with the actual operation continuation time by the operation measuring means and performing a determining operation according to the comparison result is provided.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the temperature control device according to the first aspect, the normal operation time is a predetermined allowable time longer than the operation continuation time in which the cooling operation or the heating operation by the Peltier element in the normal state is continued. A long upper limit normal operation time, wherein the abnormality determination means is provided with a deterioration state detection means for performing a detection operation according to a ratio of the actual operation continuation time to the upper limit normal operation time read from the storage means; It has features.
[0011]
Function and effect of the present invention
<Invention of claim 1>
As described above, when the Peltier element is deteriorated, the amount of heat absorption or heat release per unit control current of the Peltier element decreases, and thus the time required for the cooling operation or the heating operation of the Peltier element in the temperature control becomes longer. In addition, if the ambient temperature is different, the amount of heat taken away from the surroundings other than the controlled part is also different, which also affects the time required for the cooling operation or the heating operation.
[0012]
Therefore, according to the present invention, the storage means stores, in accordance with the operation continuation time during which the cooling operation or the heating operation by the Peltier element in a normal state (a state in which normal temperature control can be substantially performed) is continued under each ambient temperature. The normal operation time is stored in association with each ambient temperature. Next, for example, when the temperature control device is started, the ambient temperature is detected by the ambient temperature detecting means during the heating operation or the cooling operation in the temperature control, and the cooling operation or the heating operation is continued by the actual operation time measuring means. The actual operation duration is measured. Then, the normal operation time corresponding to the detected ambient temperature is read from the storage unit by the abnormality determination unit, and a determination operation is performed according to a comparison result between the normal operation time and the actual operation continuation time.
[0013]
As described above, focusing on the fact that the time during which the heating operation or the cooling operation is continued in the execution of the temperature control changes in accordance with the deterioration of the Peltier element, and based on a comparison between the actual operation continuation time and the normal operation time, Since the determination operation is performed, the deterioration of the Peltier element can be detected. In addition, the normal operation time in the determination operation is set by reading from the one stored in the storage means in association with each ambient temperature, so that the deterioration of the Peltier element is reliably detected regardless of the ambient temperature. be able to.
[0014]
<Invention of Claim 2>
According to the present invention, the ratio of the actual operation continuation time to the upper limit normal operation time longer by the predetermined allowable time than the operation continuation time in which the cooling operation or the heating operation by the Peltier element in the normal state is continued by the deterioration state detection means Is output. Therefore, for example, the degree of deterioration of the Peltier element can be known in advance by causing the display means to display according to the output signal.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows the overall configuration of a temperature control device exemplified in the present embodiment. The temperature control device uses a circuit board 11 on which a semiconductor laser light source 10 (specifically, a laser diode) is mounted as a controlled part. Is controlled.
[0016]
In FIG. 1, reference numeral 12 denotes a Peltier element, and reference numeral 13 denotes a control temperature detecting means, both of which are mounted on a circuit board 11. Specifically, the Peltier element 12 is attached to the semiconductor laser light source 10 of the circuit board 11 in close contact, and the control temperature detecting means 13 is a common element for the thermistor 14 and the resistor 15 mounted on the circuit board 11. The voltage dividing circuit has an output line extending from the connection portion.
The reference voltage circuit 16 is a voltage dividing circuit including the resistors 17 and 18 and outputs a reference voltage corresponding to a “predetermined reference temperature range” according to the present invention. In this embodiment, the reference temperature range is set to, for example, 25 ° C. In other words, the phrase "so that the temperature of the controlled portion falls within the reference temperature range" in the present invention means that "the temperature of the circuit board 11 becomes the reference temperature (25 ° C.)" in the present embodiment. means.
[0017]
The outputs of the control temperature detecting means 13 and the reference voltage circuit 16 are respectively provided to input terminals of a comparison circuit 19, and the comparison circuit 19 outputs a signal corresponding to the magnitude comparison result to the Peltier driver 20. The Peltier driver 20 includes an IC (not shown), and switches the direction of a control current supplied to the Peltier element 12 based on a signal received from the comparison circuit 19, thereby performing a cooling operation and a heating operation on the Peltier element 12. Let it be done selectively. Further, when the output levels of the control temperature detecting means 13 and the reference voltage circuit 16 are the same, that is, the temperature of the circuit board 11 (corresponding to "control temperature" in the present invention) matches the reference temperature. At times, the signal level from the comparison circuit 19 becomes zero, and the supply of the control current to the Peltier element 12 is stopped.
[0018]
With the above configuration, when the temperature of the circuit board 11 is lower than the reference temperature, a signal of a predetermined level from the comparison circuit 19 is supplied to the Peltier driver 20 to control the Peltier element 12 to perform the heating operation. Is supplied. On the other hand, when the temperature of the circuit board 11 is higher than the reference temperature, the inverted signal is supplied from the comparison circuit 19 to the Peltier driver 20 so that the Peltier element 12 performs the cooling operation. Is supplied with a control current in the opposite direction.
[0019]
Here, when the circuit board 11 is cooled and heated by the Peltier element 12 to approach the reference temperature, for example, as shown in FIG. 2A, the temperature of the circuit board 11 eventually reaches the reference temperature. However, even if the temperature of the circuit board 11 instantaneously coincides with the reference temperature, the temperature does not stabilize immediately at the reference temperature but passes by inertia. Then, the temperature of the circuit board 11 becomes the state opposite to the previous state with respect to the reference temperature, and becomes higher than the reference temperature, so that the temperature between the control temperature detected by the control temperature detecting means 13 and the reference temperature is obtained. The cooling of the Peltier device 12 is controlled by the control current based on the difference. Further, when the circuit board 11 is cooled by this cooling control, the circuit board 11 passes the reference temperature again, so that the temperature becomes lower than the reference temperature, so that the heating is controlled again, and the cooling and heating are repeatedly controlled near the reference temperature. .
Thus, the circuit board 11 is maintained at a substantially constant temperature.
[0020]
The temperature control device according to the present embodiment includes an ambient temperature detection unit 21, a storage unit 24, and a control unit 25. The ambient temperature detecting means 21 includes a resistor 22 and a thermistor 23 connected in series, so that a load voltage of the thermistor 18 that changes according to the ambient temperature is supplied to the control unit 25. Next, the storage means 24 stores the "normal operation time" according to the present invention in association with each ambient temperature. In the present embodiment, for example, at each ambient temperature, the Peltier element 12 drives the temperature control device in a normal state before deterioration, and for example, as shown in FIG. The cooling operation continuation time, which is sequentially repeated after the cooling operation time has been reached, is measured, and a value obtained by adding a predetermined allowable time to the cooling time is defined as the normal operation time. Since the cooling operation duration varies depending on the ambient temperature, temperature control is performed at each ambient temperature to measure the respective cooling operation duration. Here, when the controlled part is a heating element, it is set to a heating state and the cooling operation continuation time is measured. That is, in the case of the present embodiment, the cooling operation continuation time is measured with the output of the semiconductor laser light source 10 turned on. The duration of the cooling operation is, for example, monitoring the signal level output from the comparison circuit 19 and measuring the time from when the signal for causing the Peltier element 12 to perform the cooling operation to when the level is inverted is measured. Can be obtained by:
[0021]
Subsequently, the control unit 25 functions as the abnormality determination unit and the deterioration state detection unit of the present invention, and executes the control shown in the flowchart of FIG. In step S1, the control unit 25 detects whether or not the cooling operation has been started based on, for example, a signal level from the comparison circuit 19, and when the cooling operation has been started (“Y” in step S1), the cooling operation is continued. Time measurement is started (step S2). At the same time, the ambient temperature is taken in based on the load voltage level of the thermistor 23 obtained from the ambient temperature detecting means 21 and the corresponding upper limit normal operation time is read out from the storage means 24 (steps S3, S4). When the signal level from the comparison circuit 19 becomes zero or inverted and the cooling operation ends (“Y” in step S5), in step S6, the actual operation continuation time of the cooling operation and the upper limit normal Compare the operation time with the size. Here, when the actual operation continuation time is equal to or longer than the upper limit normal time ("Y" in step S6), the Peltier element 12 is in an abnormal state in which the Peltier element 12 is deteriorated to such an extent that normal temperature control cannot be performed. And outputs an abnormality determination signal (step S7). Then, for example, the control unit 25 supplies the abnormality determination signal to the Peltier driver 20 to stop the current supply to the Peltier element 12 irrespective of the signal level from the comparison circuit 19, and drives a notifying unit (not shown). Lights). Therefore, in this case, the control unit 25 functions as the “abnormality determination unit” of the present invention.
[0022]
On the other hand, when the actual operation continuation time is shorter than the upper limit normal time ("N" in step S6), for example, the condition that the ratio of the actual operation continuation time to the upper limit normal time is a predetermined reference value is satisfied. Then, an output signal is output assuming that the abnormal state will be soon reached. Then, based on this output signal, the notifying means (not shown) is also driven, for example, by changing the display mode of the indicator lamp, or by providing a display unit to display the percentage as a percentage (step S8). Therefore, in this case, the control unit 25 functions as the “deterioration state detection unit” of the present invention.
[0023]
Here, when the Peltier element 12 deteriorates, the amount of heat absorbed by the Peltier element 12 per unit control current decreases. Therefore, as shown in FIG. 2B, each cooling operation of the Peltier element 12 in the temperature control is continued. The time gets longer. Then, when the cooling operation continuation time is equal to or longer than the upper limit normal operation time, an abnormality determination signal is output from the control unit 25 and predetermined notification processing is performed. Moreover, as described above, the upper limit normal operation time in the determination operation of the control unit 25 is set by being read from the one stored in the storage unit 24 in association with each ambient temperature, regardless of the ambient temperature. Thus, the deterioration of the Peltier element 12 can be reliably detected.
Further, even if the cooling operation duration is shorter than the upper limit normal operation time, the predetermined notification processing is performed based on the ratio of the actual operation duration to the upper limit normal time, whereby the degree of deterioration of the Peltier element 12 is determined in advance. You can know.
[0024]
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention, and further, various embodiments other than those described below may be made without departing from the scope of the invention. It can be changed and implemented.
(1) In the above-described embodiment, the reference temperature range is one value (25 ° C.), but is not limited thereto, and may be a predetermined temperature range sandwiched between a predetermined upper limit temperature and a predetermined lower limit temperature.
(2) In the above embodiment, the cooling operation is determined to be abnormal based on the actual operation continuation time and the normal operation time. However, the heating operation is determined to be abnormal based on the actual operation continuation time and the normal operation time. It may be.
(3) In the above embodiment, the abnormality determination and the like are performed based on the operation continuation time of the cooling operation that is sequentially repeated after the circuit board 11 reaches the reference temperature from the start of startup. However, the present invention is not limited to this. The operation duration of the cooling operation or the heating operation started from the start of the operation may be measured, and the determination operation or the like may be performed based on a comparison with the corresponding normal operation time.
(4) In the above-described embodiment, the circuit board 11 is used as a controlled part. However, the controlled part is not necessarily an electric product such as a circuit board, and may not generate heat. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a temperature control device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a graph showing a relationship between a temperature change of a circuit board and a cooling operation. FIG. 3 is a flowchart showing control contents of a control unit. Description]
11 Circuit board (controlled part)
12 Peltier element 13 Control temperature detecting means 19 Comparison circuit 21 Ambient temperature detecting means 24 Storage means 25 Control unit (abnormality determining means and deterioration state detecting means)

Claims

A Peltier element and a control temperature detecting means are arranged so as to be able to conduct heat to the controlled part, and when the control temperature detected by the control temperature detecting means is higher than a preset reference temperature range, the Peltier element performs a cooling operation. On the other hand, when the control temperature is lower than the reference temperature range, the temperature control is performed so that the temperature of the controlled portion falls within the reference temperature range by causing the Peltier element to perform the heating operation. In the temperature control device,
An ambient temperature detecting means for detecting an ambient temperature;
Under each ambient temperature, storage means for storing a normal operation time corresponding to an operation continuation time during which the cooling operation or the heating operation by the Peltier element in a normal state is continued is associated with each ambient temperature, and ,
An actual operation time measuring unit that measures an actual operation continuation time during which the cooling operation or the heating operation in the temperature control is continued,
At the time of the heating operation or the cooling operation, the normal operation time corresponding to the ambient temperature detected by the ambient temperature detection means is read from the storage means, and the normal operation time and the actual operation continuation time by the operation measurement means are read. And a malfunction determining means for performing a determining operation according to the comparison result.

The normal operation time is an upper limit normal operation time longer by a predetermined allowable time than the operation continuation time in which the cooling operation or the heating operation by the Peltier element in the normal state is continued,
The abnormality determination unit includes a deterioration state detection unit that performs a detection operation according to a ratio of the actual operation continuation time to the upper limit normal operation time read from the storage unit. Item 2. The temperature control device according to Item 1.