JP2006313653A

JP2006313653A - ヒータの温度調節装置およびそれを備えた薬剤分包装置

Info

Publication number: JP2006313653A
Application number: JP2005134791A
Authority: JP
Inventors: Tomoichiro Tanida; 智一郎谷田
Original assignee: Takazono Sangyo Co Ltd
Current assignee: Takazono Sangyo Co Ltd
Priority date: 2005-05-06
Filing date: 2005-05-06
Publication date: 2006-11-16

Abstract

【課題】より迅速な温度調節が可能なヒータの温度調節装置およびそれを備えた薬剤分包装置を提供する。
【解決手段】ヒータＨに直列接続された電流測定センサ３を介して電流測定回路４によりヒータＨに流れる電流が測定される一方、ヒータＨに並列接続され、ヒータＨとは別の端子Ｂ，Ｄに接続された電圧測定回路５によりヒータＨに印加される電圧が測定される。測定されたヒータＨに流れる電流ＩとヒータＨに印加される電圧Ｖとは、抵抗値演算回路１において演算され、ヒータＨの抵抗値Ｒが算出される。そして、温度判定回路６により、算出されたヒータＨの抵抗値Ｒに基づいてヒータＨの設定温度に対する温度判定（設定温度より高くなっているか低くなっているかの判定）が行われる。この判定結果は、電力供給回路２に伝えられ、電力供給回路２により供給される電力が制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒータの温度調節装置に関し、特に、薬剤分包装置に用いる立ち上がりの早いヒータの温度調節のための装置およびそれを備えた薬剤分包装置に関する。

ヒータの温度調節等のために、一般的なサーミスタ等の温度センサを用いた温度調節装置が公知である（例えば、特許文献１）。

一方、分包紙をヒートシールするためのヒータを有する薬剤分包装置において、温度の立ち上がりを早くして迅速に分包処理の開始を可能とするものも要望されている。

このような薬剤分包装置のヒータにおける温度調節制御は、その立ち上がりの早さから、より迅速に行う必要が生じてきた。
特開２００４−１１０７０７号公報

しかし、従来のサーミスタ等の温度センサを用いた温度調節回路では、サーミスタそのものの応答速度に限界があり、ヒータの温度上昇の速度に追いつけず、温度調節制御が有効に行えない場合が生じ得る。これを踏まえて、ヒータの温度上昇の予兆から温度調節制御を見込みで行うことも考えられるが、見込み制御は、現実の状態に基づいたものではないため信頼性に欠ける懸念がある。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するべくなされたもので、より迅速な温度調節が可能なヒータの温度調節装置およびそれを備えた薬剤分包装置を提供することを目的とする。

本発明に係るヒータの温度調節装置および薬剤分包装置は、ヒータと、当該ヒータに直列接続され、ヒータに流れる電流を検出する電流測定手段と、前記ヒータに並列かつ前記電流測定手段とは別に接続され、ヒータに印加される電圧を測定する電圧測定手段と、前記電流測定手段において測定された電流値および前記電圧測定手段において測定された電圧値からヒータの抵抗値を算出する抵抗値演算手段と、算出された抵抗値に基づいてヒータの設定温度に対する温度判定を行う温度判定手段と、ヒータに接続され、当該温度判定の結果に基づいてヒータに電力を供給する電力供給手段とを具備するものである。

上記構成のヒータの温度調節装置および薬剤分包装置によれば、ヒータに直列接続された電流測定手段によりヒータに流れる電流が測定される一方、ヒータに並列接続され、ヒータとは別の箇所（別の端子）に接続された電圧測定手段によりヒータに印加される電圧が測定される。ここで、電流測定手段と電圧測定手段とが四端子法に依拠して別の箇所に接続されていることにより、各測定手段をヒータに接続した際における接触抵抗や配線抵抗の影響をなくすことができる。

このようにして測定されたヒータに流れる電流とヒータに印加される電圧とは、抵抗値演算手段において演算され、ヒータの抵抗値が算出される。そして、温度判定手段により、算出されたヒータの抵抗値に基づいてヒータの設定温度に対する温度判定（設定温度より高くなっているか低くなっているかの判定）が行われる。この判定結果は、電力供給手段に伝えられ、電力供給手段により供給される電力が制御される。

このように、ヒータの温度変化による抵抗値変化を検出することにより、ヒータの温度変化に対する電力供給を迅速に制御することができる。さらに、ヒータの抵抗値検出について電流測定手段および電圧測定手段が四端子法に依拠してヒータに接続されることにより、当該抵抗値検出のための接触抵抗および配線抵抗による誤差を排除することができ、正確な抵抗値検出を行うことができる。特に、温度の立ち上がりの早い薬剤分包装置のヒータにおいては、温度変化による抵抗値変化は微小であり、測定誤差は極力低減させる必要があるため、より効果的である。

好ましくは、前記電力供給手段は、０ではない複数の電圧値を切り替えて供給可能に構成され、前記抵抗値演算手段において検出される前記ヒータの抵抗値変化に応じて前記ヒータの温度を所定温度に収束させるべく制御するように構成される。

この場合、ヒータが過高温側に偏位した際は、電力供給手段においてより低電圧な値の電圧値に切り替え、ヒータが過低温側に偏位した際は、電力供給回路においてより高電圧な値に電圧値を切り替える。すなわち、ヒータが過高温側に偏位した場合であっても、ヒータには電圧を印加した状態が保持される。

したがって、抵抗値演算手段におけるヒータの抵抗値変化の検出を続行しながら、供給する電力を調節することができる。

好ましくは、前記電力供給回路は、１つの電源と、当該電源の出力電圧調節ボリュームとを具備し、前記複数の電圧値は、前記出力電圧調節ボリュームを切り替えることにより出力されるように構成される。

この場合、１つの電源から出力電圧調節ボリュームにより、異なる電圧値が出力され、異なる供給電力がヒータに供給される。

したがって、出力電圧調節ボリュームを多段的に構成することにより、容易に複数の電圧値を生成できるため、ヒータへの電圧供給制御をよりきめ細かに行うことができる。

本発明に係るヒータの温度調節装置および薬剤分包装置によれば、ヒータの温度変化による抵抗値変化を検出することにより、ヒータの温度変化に対する電力供給を迅速に制御することができる。さらに、ヒータの抵抗値検出について電流測定手段および電圧測定手段が四端子法に依拠してヒータに接続されることにより、当該抵抗値検出のための接触抵抗および配線抵抗による誤差を排除することができ、正確な抵抗値検出を行うことができる。特に、温度の立ち上がりの早い薬剤分包装置のヒータにおいては、温度変化による抵抗値変化は微小であり、測定誤差は極力低減させる必要があるため、より効果的である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係るヒータの温度調節装置を示す概略図である。

本実施形態におけるヒータの温度調節装置は、ヒータＨと、当該ヒータＨに直列接続され、ヒータＨに流れる電流を検出する電流測定手段である電流検出センサ３および電流測定回路４と、前記ヒータＨに並列かつ前記電流測定手段の電流検出センサ３の接続端子Ａ，Ｃ（電力が供給される回路と一体）とは別の端子Ｂ，Ｄに接続され、ヒータＨに印加される電圧を測定する電圧測定手段である電圧測定回路５と、前記電流測定回路４において測定された電流値Ｉおよび前記電圧測定回路５において測定された電圧値Ｖからヒータの抵抗値Ｒを算出する抵抗値演算手段である抵抗値演算回路１と、算出された抵抗値Ｒに基づいてヒータの設定温度に対する温度判定を行う温度判定手段である温度判定回路６と、ヒータＨに接続（端子Ａ，Ｃ）され、当該温度判定の結果に基づいてヒータに電力を供給する電力供給手段である電力供給回路２とを具備するものである。また、本実施形態においては、ヒータＨの設定温度を変更可能に構成された温度設定回路７を具備している。

上記構成のヒータＨの温度調節装置によれば、ヒータＨに直列接続された電流検出センサ３で検出されたヒータに流れる電流Ｉが電流測定回路４において測定される一方、ヒータＨに並列接続され、ヒータＨとは別の端子Ｂ，Ｄに接続された電圧測定回路５によりヒータＨの両端に印加される電圧が測定される。

なお、電流検出センサ３および電流測定回路４は、ヒータＨに流れる電流が精度よく測定される構成であれば、特に限定されないが、例えば、電流検出センサ３として電流検出用の抵抗をヒータＨに直列に接続し、当該抵抗の両端電圧を測定し、電流測定回路４において電流値に変換する構成により実現可能である。また、電圧測定回路５についても特に限定されない。いずれにしても、これらの構成は、個別の電子部品による回路構成により実現してもよいし、ＩＣ回路として実現してもよいし、マイコンを搭載することとしてもよい。

ところで、本実施形態において用いられるヒータＨは、薬剤分包装置におけるヒータＨの温度の立ち上がり性能向上のため、温度による抵抗値変化が微小であるものが想定される。例えば、ステンレス（ＳＵＳ３０４、比抵抗７２μΩ／ｃｍ）の板状のヒータＨであって、２０℃（電源オフ時、常温）において抵抗値Ｒ１＝０．４Ωに対し、１２０℃（使用時）において抵抗値Ｒ１＝０．５ΩとなるようなヒータＨを採用する。このようなヒータＨを採用することにより、ヒータＨの電源オンから平衡状態（目標温度１２０℃）までの立ち上がり時間を短縮することとしているものである。このようなヒータＨを採用する場合、抵抗値変化は０．１Ω程度と微小であるため、このような抵抗値変化を検出する場合には、接触抵抗や配線抵抗による誤差の影響が比較的大きく作用する可能性が高い。

ここで、電流検出センサ３と電圧測定回路５とが四端子法に依拠して接続されている。すなわち、電流検出センサ３の接続される端子Ａ，Ｃとは別の端子Ｂ，Ｄに電圧測定回路５が接続される。これにより、各測定手段をヒータＨに接続した際における接触抵抗や配線抵抗の影響をなくすことができる。

このようにして測定されたヒータＨに流れる電流ＩとヒータＨに印加される電圧Ｖとは、抵抗値演算回路１において演算され、ヒータＨの抵抗値Ｒが算出される。すなわち、抵抗値演算回路１は、一般的に、オームの法則より、電圧Ｖから電流Ｉを割って抵抗値Ｒを算出する割り算回路により構成される。この割り算回路は、個別の電子部品による回路構成により実現してもよいし、ＩＣ回路として実現してもよいし、マイコンを搭載することとしてもよい。抵抗値変化が微小なヒータＨを用いる場合には、マイコンを搭載することにより高い精度で抵抗値Ｒが算出可能となり、高精度かつ迅速な温度調節を行うことができる。

そして、算出されたヒータＨの抵抗値Ｒは、温度判定回路６に伝えられる。温度判定回路６は、温度設定回路７において設定されている温度（における目標抵抗値）と、算出されたヒータＨの抵抗値Ｒとを比較して、ヒータＨの設定温度に対する温度判定（設定温度より高くなっているか低くなっているかの判定）が行われる。

ここで、温度判定回路６は比較器等により実現できる。この判定結果は、電力供給回路２に伝えられ、電力供給回路２により供給される電力が制御される。例えば、温度判定回路６において、算出されたヒータＨの抵抗値Ｒが目標抵抗値より高い場合にはＨ状態、低い場合にはＬ状態を出力することとし、電力供給回路２は、複数の電圧値（電力値）を供給可能に構成され、Ｈ状態が出力されたことを受けてヒータＨを低電圧側に切り替える。

なお、温度設定回路７は、可変抵抗を含み、当該可変抵抗は、デジタルボリュームにより実現することができる。これにより、可変抵抗の抵抗値を可変させることができ、ヒータＨの温度設定（目標抵抗値）の変更を行うことが可能である。しかも、デジタルボリュームにより構成されるため、よりきめ細かな温度設定（例えば、１℃刻み）が可能となる。

このように、ヒータＨの温度変化による抵抗値変化を検出することにより、ヒータＨの温度変化に対する電力供給を迅速に制御することができる。さらに、ヒータＨの抵抗値検出について電流測定および電圧測定の各構成が四端子法に依拠してヒータＨに接続されることにより、当該抵抗値検出のための接触抵抗および配線抵抗による誤差を排除することができ、正確な抵抗値検出を行うことができる。特に、温度の立ち上がりの早い薬剤分包装置のヒータＨにおいては、温度変化による抵抗値変化は微小であり、測定誤差は極力低減させる必要があるため、より効果的である。

ここで、本実施形態における電力供給回路２について説明する。図２は本実施形態における電力供給回路の概念図である。

本実施形態における電力供給回路２は、図２に示すように、１つの電源２１と、当該電源２１の出力電圧調節ボリュームＳＷとを具備し、前記抵抗値演算回路１において検出される前記ヒータＨの抵抗値変化に応じて０ではない複数の電圧値Ｖ１，Ｖ２，…を切り替えて供給可能とすべく複数の抵抗Ｒ_V1，Ｒ_V2，…への接続を出力電圧調節ボリュームＳＷを制御することにより切り替えて、前記ヒータＨの温度を所定温度に収束させるべく制御するように構成される。

この場合、ヒータＨが過高温側に偏位した際（抵抗値演算回路１において抵抗値Ｒが目標値を超えたと判断されたとき）は、出力電圧調節ボリュームＳＷを切り替えて接続される抵抗Ｒ_V1，Ｒ_V2，…を切り替えることにより、電力供給回路２においてより低電圧な値に電圧値Ｖｃｃを切り替え（例えば、Ｖｃｃ：Ｖ１→Ｖ２）、ヒータＨが過低温側に偏位した際（抵抗値検出器１１において抵抗値Ｒ１が目標値を下回ったと判断されたとき）は、電力供給回路２においてより高電圧な値に電圧値Ｖｃｃを切り替える（例えば、Ｖｃｃ：Ｖ２→Ｖ１）。すなわち、ヒータＨが過高温側に偏位した場合であっても、ヒータＨには電圧を印加した状態が保持される。

したがって、抵抗値演算回路１におけるヒータＨの抵抗値変化の検出を続行しながら、供給する電力を調節することができる。

なお、上記例のように、２段階で変化させる場合には、低電圧時の電圧Ｖ２は、高電圧時の電圧Ｖ１に比べて十分に小さく設定することが好ましい。例えば、Ｖ１＝１０［Ｖ］に対し、Ｖ２＝１［Ｖ］とすれば、供給される電力は、１００分の１オーダで小さくなるため、サーミスタ等による一般的な温度制御と略同様の態様で制御可能である。

また、図２のように、出力電圧調節ボリュームＳＷおよび抵抗Ｒ_V1，Ｒ_V2，…を多段的に変化させることも可能である。この場合、ヒータＨが過高温側に偏位した場合であっても、その偏位量の大小に応じて供給電圧Ｖｃｃの下げ幅を変化させる。つまり、その偏位量が大きければ大きいほど小さな電圧が出力されるように抵抗を切り替え、偏位量が小さければ小さいほど電圧の下げ幅を小さくする（あまり変化させない）。ヒータＨが過低温側に偏位した場合も同様である。このように、出力電圧調節ボリュームＳＷおよび抵抗Ｒ_V1，Ｒ_V2，…を多段的に変化させることにより、ヒータＨへの電圧供給制御をよりきめ細かに行うことができる。また、出力電圧調整ボリュームＳＷをデジタルボリュームにより実現することにより、より容易に複数の電圧値を生成することができる。

より好ましくは、複数の電圧値をさらに増やすことにより、ヒータＨの抵抗値変化に対してリニアに連続可変可能とすることができる。これにより、より迅速にヒータＨの温度を目標値に収束させることができる。

なお、本実施形態においては、１つの電源２１を抵抗Ｒ_V1，Ｒ_V2，…を用い、出力電圧調節ボリュームＳＷにより切り替えて複数の電圧値を出力することとしたが、互いに異なる電圧を出力する複数の電源を用い、当該複数の電源のうち使用する電源を切り替えることとしてもよい。また、複数の電源（出力電圧が同じものでも構わない）のうち、１または複数（全部でもよい）の電源を使用し、当該使用する電源の組み合わせを切り替えることにより、異なる電力を供給することとしてもよい。

本発明の一実施形態に係るヒータの温度調節回路示す概略図である。本実施形態における電力供給回路の概念図である。

符号の説明

１…抵抗値演算回路（抵抗値演算手段）
２…電力供給回路（電力供給手段）
２１…電源
３…電流検出センサ（電流検出手段）
４…電流測定回路（電流検出手段）
５…電圧測定回路（電圧検出手段）
６…温度判定回路（温度判定手段）
Ｈ…ヒータ
ＳＷ…出力電圧調節ボリューム

Claims

ヒータと、
当該ヒータに直列接続され、ヒータに流れる電流を検出する電流測定手段と、
前記ヒータに並列かつ前記電流測定手段とは別に接続され、ヒータに印加される電圧を測定する電圧測定手段と、
前記電流測定手段において測定された電流値および前記電圧測定手段において測定された電圧値からヒータの抵抗値を算出する抵抗値演算手段と、
算出された抵抗値に基づいてヒータの設定温度に対する温度判定を行う温度判定手段と、
ヒータに接続され、当該温度判定の結果に基づいてヒータに電力を供給する電力供給手段とを具備することを特徴とするヒータの温度調節装置。
前記電力供給手段は、０ではない複数の電圧値を切り替えて供給可能に構成され、前記抵抗値演算手段において検出される前記ヒータの抵抗値変化に応じて前記ヒータの温度を所定温度に収束させるべく制御することを特徴とする請求項１記載のヒータの温度調節装置。
前記電力供給手段は、１つの電源と、当該電源の出力電圧調節ボリュームとを具備し、前記複数の電圧値は、前記出力電圧調節ボリュームを切り替えることにより出力されることを特徴とする請求項２記載のヒータの温度調節装置。
請求項１〜３のいずれかに記載のヒータの温度調節装置を備え、分包紙をヒートシールするヒータの温度調節を行うことを特徴とする薬剤分包装置。