JP6031802B2

JP6031802B2 - 温度制御装置

Info

Publication number: JP6031802B2
Application number: JP2012084674A
Authority: JP
Inventors: 森本　晃弘; 晃弘森本
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2012-04-03
Filing date: 2012-04-03
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2032-04-03
Also published as: JP2013214640A

Description

本発明は、温調対象物の温度を制御する温度制御装置に関する。

ペルチェ素子等の熱電変換素子を用いて温調対象物の温度制御を行う装置が知られている。熱電変換素子を採用することにより精密な温度調整が実現できる。

熱電変換素子の性質を利用して温調対象物の熱を電力として回収することができる温度制御装置が特許文献１及び２などに開示されている。また、特許文献３には、熱源の廃熱を利用して発電を行う熱発電装置が開示されている。

ところで、今日、ＣＯ_２排出量削減のために、様々な電子機器の低消費電力化が要求されている。特に、パソコンや携帯電話などの端末を用いたインターネットは、年々全世界の利用者人口が増加し、動画配信による情報量も増加している。そして、利用者や情報量の増加に伴い、光ファイバーを用いた通信網の敷設が増加し、伝送距離も増加し続けているため、光通信システムの低消費電力化の要求が高い。光通信システムには温度により特性が変化する光学素子（能動部品）が用いられることがあり、その温度を安定化させるために温度制御装置が採用されることが多い。前述のように、光通信システムは多数施設する必要が有り、そこに採用される温度制御装置も多数になるため、温度制御装置の１つ１つでは僅かな省電力化であっても全体として考えると膨大な省エネルギー化を実現することができる。従って温度制御装置については、低消費電力化の装置の需要が高い。

特開２００８−７１８７９号公報特開２００３−２６５６２６号公報特開２０１１−２３９６３８号公報

本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、熱電変換素子を用いた低消費電力となる温度制御装置を提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するための請求項１に係る発明の構成上の特徴は、温調対象物との間で熱の授受ができるように配設される熱電変換素子の温度、及び／又は前記温調対象物の温度を測定する温度測定素子と、前記熱電変換素子への電力供給のＯＮ及びＯＦＦを切り替え前記温度測定素子により測定された測定温度及び目標温度の差分に応じた電流又は電圧を出力する駆動回路と、前記駆動回路の前記出力で前記熱電変換素子を冷却又は加熱モードの温調駆動で駆動して前記温調対象物の温度を制御する装置であって、
前記駆動回路から前記熱電変換素子への前記出力がＯＦＦの時、前記熱電変換素子に生じる温度差によって生じる電圧による電力を取り出す取り出し手段と、
前記熱電変換素子に生じる温度差によって生じる前記電圧の極性を整合させる極性整合手段と、
を有し、
前記取り出し手段は、前記熱電変換素子を前記温調駆動するための前記駆動回路の前記出力の供給電圧の極性と、前記熱電変換素子に生じる温度差によって生じる前記電圧の極性が一致するときのみ、前記熱電変換素子に生じる温度差によって生じる前記電圧による前記電力を取り出すことである。

また請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記電力を前記駆動回路又は前記温調対象物へ供給することである。

また請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１又は２において、前記電力を充電するバッテリを有することである。

また請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項３において、前記熱電変換素子に生じる温度差によって生じる前記電圧による前記電力とは異なる電力を前記熱電変換素子に供給可能な給電手段を有し、
前記給電手段の所定の給電値を超える電力を前記熱電変換素子に供給必要な場合、超過分を前記バッテリから供給することである。

また請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項３において、温調開始時、前記バッテリから前記熱電変換素子へ電力を供給して前記温調対象物を所定温度範囲内に温調後、前記温調対象物への通電を開始することである。

また請求項６に係る発明の構成上の特徴は、請求項１〜５の何れか１項において、光通信用レーザダイオード又は光通信用送受信装置と一体装置であることである。

請求項１に係る発明においては、温調対象物の温度を制御するために熱電変換素子を冷却モード又は加熱モードの温調駆動する駆動回路が、熱電変換素子を駆動していない時、熱電変換素子に生じる温度差によって生じる電圧による電力を取り出す取り出し手段を有する。取り出した電力は、温度制御装置の駆動にも温調対象物の駆動にもその他どんな用途にも利用することができる。発電用に熱電変換素子を追加したりすることなく、１つの熱電変換素子によって装置が構成できるため、モジュール増加に伴うコストの増加もなく、且つ発電された電力を利用することで、低消費電力の装置を実現することができる。

また、請求項１に係る発明においては、熱電変換素子を温調駆動するための駆動回路の出力の供給電圧と、熱電変換素子に生じる温度差によって生じる電圧との極性が一致するときのみ、取り出し手段が熱電変換素子に生じる温度差によって生じる電圧による電力を取り出す。例えば、温調対象物の測定温度から、駆動回路が熱電変換素子を加熱モードで制御する極性の供給電圧を出力しているにも関わらず、熱電変換素子に生じる温度差によって生じる電圧の極性が冷却モードである場合、熱電変換素子は冷却モードで駆動するため、温調対象物の温度制御に悪影響を与えることになる。よって、供給電圧の極性と熱電変換素子に生じる電圧の極性とが一致するときのみ電力を取り出すことで、温度制御に影響を与えず、温度制御の精度を維持した発電併用システムを構築することができる。

請求項２に係る発明においては、取り出し手段によって取り出した電力を、熱電変換素子を駆動する駆動回路や温調対象物の駆動へ供給することで、温度制御装置の低消費電力化や温調対象物の低消費電力化ができる。

請求項３に係る発明においては、取り出した電力をバッテリに充電することができるため、電力が必要でない場合は充電しておき、電力が必要なときにその充電した電力を利用することができ、充電した電力を有効利用することができる。

請求項４に係る発明においては、熱電変換素子を温調駆動するための電力が給電手段の供給可能な給電値を超えた場合に、バッテリから供給することができるため、給電手段が小型なものであっても温調駆動できる。つまり、消費電力の低い給電手段を利用しても温調駆動に影響を与えずに温度制御することができる。

請求項５に係る発明においては、温調開始時、バッテリから熱電変換素子へ電力を供給して温調対象物を所定温度範囲内に温調後、温調対象物への通電を開始する。バッテリに充電されている電力のみで温調駆動することで、バッテリ以外の電力の消費を低減できる。更には、熱電変換素子を加熱モードで使用する場合、同一消費電力のヒータと比較した場合の発熱量は熱電変換素子の方が大きいため、温調完了までの時間を短縮でき、温調対象物が温調されている状態で始動でき、また始動も早い。

請求項６に係る発明においては、光通信用のシステムと一体装置とすることで、光通信用のシステムを低消費電力で安定駆動させることができる。

実施形態１の温度制御装置の構成を示す回路図である。実施形態２の温度制御装置の構成を示す回路図である。実施形態２の温度制御装置に駆動回路の駆動モード及び熱電変換素子に生じる電圧の極性を各温度状況で場合分けした表である。実施形態３の温度制御装置の構成を示す回路図である。実施形態４の温度制御装置の構成を示す回路図である。

以下、実施形態を用いて本発明を具体的に説明する。

（実施形態１）
本実施形態の温度制御装置の構成を図１に示す。本実施形態の温度制御装置は温調対象物９の温度を所定範囲内に制御する装置であり、熱電変換素子を構成要素に含む熱電変換モジュール（Thermo Electric Cooler：以下「ＴＥＣ」と適宜称する）１と、ＴＥＣコントローラ（駆動回路）２と、温度測定素子３と、駆動・発電切替手段（取り出し手段）４と、極性整合手段５とを有する。ここで、所定範囲は温調対象物９に要求される特性に応じて決定される。温調対象物９としてはレーザー発振器などが例示される。

本実施形態の温度制御装置が温度を制御する温調対象物９は、ＴＥＣ１との間で熱の授受ができるように配設されている。ＴＥＣ１が備える熱電変換素子としては、２種類の異なる、金属・半導体を接合したペルチェ素子を採用することが望ましく、特にＮ型・Ｐ型が対になった半導体素子によって構成された冷却素子を採用することが望ましい。Ｎ型に接続する端子とＰ型に接続する端子とに直流電流を流すことで一方の面（Ｎ型半導体素子側又はＰ型半導体素子側。印加する電圧の極性により反転する。図面では上方側）が吸熱（冷却）し、反対の面（図面では下方側）が放熱する（ペルチェ効果）。ここで、温調対象物９はＴＥＣの一方の面又は他方の面（温調対象物９側）に接合される。そしてＴＥＣの温調対象物９が接合された面とは反対の面にヒートシンク（図略）が接合される。

熱電変換素子は電源の極性を逆にすることで、吸熱・放熱の切り替えも可能となる。また、両面に温度差を与えることによって発電することも可能となる（ゼーベック効果）。ＴＥＣ１は、ＴＥＣ１に直流電流を流すための２つの端子、端子ｃと端子ｄとが取り付けられている。

温度測定素子３は、ＴＥＣ１に取り付けられており、温調対象物９の温度やその温度に関連する温度（温調対象物側温度）を測定する。なお、温調対象物９の温度を直接測定してもよい。

ＴＥＣコントローラ２は、温度測定素子３によって測定された温調対象物側温度が予め設定された目標温度になるようＴＥＣ１へ出力する電力の制御を行う。電力制御の方法としては少なくともＴＥＣ１への電力の出力を行わないＯＦＦの状態をもつ制御を行う。具体的には単純なオンオフ制御の他、ＰＷＭ制御などのＯＦＦ状態を含む制御を用いる。また、ＯＮ状態においては１００％の出力を行うほか、ＰＩＤ制御のような大きさを連続的に制御する方法、ＰＡＭ制御などの公知の制御方法を組み合わせて採用することもできる。特にＯＦＦ状態をＴＥＣコントローラ２により作成しなくても駆動・発電切替手段４により、端子（ａ，ｂ）と端子（ｃ、ｄ）との間を切断することによりＯＦＦ状態を実現する構成であっても良い。本実施形態の装置はＯＦＦの時間があるとその時間に電力の回収を行う装置である。

ＴＥＣコントローラ２は、後述する駆動・発電切替手段４を介してＴＥＣ１の端子ｃと断続される出力ａと、ＴＥＣ１の端子ｄと断続される出力ｂとを有する。ＴＥＣコントローラ２は、目標温度と温調対象物側温度との大小関係に応じてＴＥＣ１を冷却又は加熱モードで駆動するため、ＴＥＣ１への供給電力の電圧の極性を反転する機能を有する。ＴＥＣコントローラ２には、ＴＥＣ１を温調駆動するためにＴＥＣコントローラ２が電力を出力する（Ｈ）か出力しない（Ｌ）かのどちらかの信号を出力するＴＥＣ電圧モニタ２１が取り付けられており、ＴＥＣ電圧モニタ２１からの信号がトランジスタ７１のベースに接続されている。トランジスタ７１は、信号がＨｉｇｈ（Ｈ）のであればＯＮになり、Ａの電位（出力）がＬｏｗ（Ｌ）になる。信号がＬであれればトランジスタ７１はＯＦＦになり、Ａの出力はＨになる。ここで、ＴＥＣ電圧モニタ２１は温調対象物側温度（温度測定素子３から算出される）と目標温度との差が所定の範囲（目標温度範囲）内にある場合にはＬを出力しそれ以上の温度制御は必要無いと判断し、目標温度範囲を超えている場合にはＨを出力し継続的な温度制御を行う必要があると判断する。ＴＥＣコントローラ２の端子ａ及び端子ｂからＴＥＣ１に出力される電力の極性は、温調対象物側温度が目標温度範囲を超えているときには冷却されるように、反対に目標温度範囲を下回っている場合には加熱するように制御される。ＴＥＣ電圧モニタ２１の出力がＬ（すなわち温調を行う必要が無いと判断した場合）には端子ａ及び端子ｂの状態はどのような状態であってもよく特に限定しない。

駆動・発電切替手段４は、ＴＥＣ１の端子（ｃ、ｄ）がＴＥＣコントローラ２の端子（ａ、ｂ）と接続するか、ＴＥＣ１の端子（ｃ、ｄ）がＴＥＣコントローラ２の端子（ａ、ｂ）とは切断されて後述する極性整合手段５に接続するかを切り替えることができる手段である。駆動・発電切替手段４の切り替えは、Ａから入力される電圧がHigh（Ｈ）かLow（Ｌ）かで行われる。駆動・発電切替手段４は、例えば、セレクタＩＣやリレーなどを用いることができる。温調対象物側温度が目標温度範囲内に到達していない場合、ＴＥＣコントローラ２は、ＴＥＣ１を冷却モードか加熱モードかで駆動しようとするための出力がある。ＴＥＣコントローラ２の出力があることで、ＴＥＣ電圧モニタ２１もトランジスタ７１へＨの信号を出力するのでトランジスタ７１がＯＮし、駆動・発電切替手段４にＬが入力される。このようにＬが入力されたときに駆動・発電切替手段４は、ＴＥＣ１とＴＥＣコントローラ２とを接続して温度調節を行う。

温調対象物側温度が目標温度範囲内に到達した場合、ＴＥＣ１が冷却モードか加熱モードかのどちらでも駆動しないように、ＴＥＣコントローラ２は出力を停止する。ＴＥＣ電圧モニタ２１は、ＴＥＣコントローラ２の出力がないため、Ｌが出力され、トランジスタ７１のベースには入力がなく、トランジスタ７１はＯＦＦする。そして、駆動・発電切替手段４を制御するためのＡの電位はＨとなり、駆動・発電切替手段４はＴＥＣ１と極性整合手段５とを接続する。

極性整合手段５は、駆動・発電切替手段４を介してＴＥＣ１の２つの端子、端子ｃと端子ｄと断続可能に接続し、出力がＴＥＣコントローラ２の入力側に接続される。極性整合手段５は、ダイオードブリッジで構成され、ＴＥＣに加わる温度差によって生じる電圧の極性に関わらず、一定の極性を出力するように整合させる。ＴＥＣ１に発生した温度差によって生じる電圧による電力は、極性整合手段５を介してＴＥＣコントローラ２を駆動する電力として、ＴＥＣコントローラ２に入力される。なお、極性整合手段５から出力された電圧は、昇圧部７２によって適宜昇圧され、ＴＥＣコントローラ２に入力される。通常、ＴＥＣ１から出力される電圧は小さいことが多いため、昇圧部７２によって昇圧されてからＴＥＣコントローラ２に入力される。ＴＥＣコントローラ２には、ＴＥＣ１に生じる電圧による電力以外の電力、外部電源（給電手段）Ｖｃｃからの電力が入力される構成である。

本実施形態の温度制御装置によれば、ＴＥＣ１が温調駆動しないとき（ＴＥＣコントローラ２からの出力がないとき）、ＴＥＣ１に加わる温度差によって生じる電圧による電力を駆動・発電切替手段４の接続を切り替えて、ＴＥＣコントローラ２に入力する（取り出して使う）ことができる。なお、生じた電圧は、極性整合手段５を介することで一定の極性で出力され、また昇圧部７２において昇圧される。当該温度制御装置では、温調駆動されるのも発電された電力を取り出すのも１つのＴＥＣ１であり、別のＴＥＣを追加するコストの増加もなく、且つ発電された電力をＴＥＣコントローラ２に入力して電力を補助することができる。つまり、低消費電力の装置である。

（実施形態２）
本実施形態２の温調制御装置は、図２に示されるように、基本的な構成は実施形態１の温調制御装置と同じ構成及び作用効果を有する。以下では、異なる構成を中心に説明していく。

本実施形態２の温調制御装置は、ＴＥＣ１を温調駆動するためのＴＥＣコントロール２の出力の供給電圧の極性と、ＴＥＣ１に生じる電圧の極性とが一致するときのみ、ＴＥＣ１によって生じる電力を取り出す取り出し手段を有する点で実施形態１と異なる。

取り出し手段は、駆動・発電切替手段４、コンパレータ７３、論理回路７４〜７６及びスイッチ７７から構成される。そして、ＴＥＣコントローラ２は、ＴＥＣ１を冷却モードで駆動する出力の場合は電圧のLow（Ｌ）、加熱モードで駆動する出力の場合は電圧のHigh（Ｈ）を出力するＴＥＣ駆動モードモニタ２２を有する。コンパレータ７３には、ＴＥＣ１の端子ｃと端子ｄとが駆動・発電切替手段４を介して接続されており、ＴＥＣ１に生じた電圧の極性を判断した結果が出力され、論理回路７４と論理回路７５とに入力される。具体的には（温調対象物側温度）＞（温調対象物９側の面とは異なる放熱側の面の温度）であり、ＴＥＣ１より電力を取出すと温調対象物側温度が低下するような場合には（出力ｃの電位）＞（出力ｄの電位）となりコンパレータ７３の出力はＨになる。反対に、（温調対象物側温度）＜（温調対象物９側の面とは異なる放熱側の面の温度）であり、ＴＥＣ１より電力を取出すと温調対象物側温度が上昇するような場合には（出力ｃの電位）＜（出力ｄの電位）となりコンパレータ７３の出力はＬになる。

結果、論理回路７４〜７６により、(a)ＴＥＣコントローラ２が冷却モードの時であって、ＴＥＣ１から電力を取出すと温調対象物側温度が下がる場合には論理回路７６の出力はＨになり、(b)ＴＥＣコントローラ２が加熱モードの時であって、ＴＥＣ１から電力を取出すと温調対象物側温度が上がる場合にも論理回路７６の出力はＨになる。

論理回路７６の出力はスイッチ７７に入力されており、Ｈの入力で接続状態になる。従って、ＴＥＣコントローラ２がＴＥＣ１を駆動しようとするモードに対応する電圧の極性と、ＴＥＣ１の起電圧の極性とが一致するときのみ、ＴＥＣ１とスイッチ７７とを接続し、極性が一致しない場合は、スイッチ７７はＴＥＣ１とスイッチ７７とを切断する。

図３は、ＴＥＣ１をペルチェモジュール及びゼーベックモジュールで併用した場合の、ＴＥＣコントローラ２の駆動モードとＴＥＣ１に生じた電圧の極性とを、各温度状況で場合分けした結果である。考えられるケースとして４つある。以下、その４つの場合について説明する。なお、目標温度は４５℃として説明する。

（ケース１）
温度測定素子３の測定温度（ＴＥＣ１の一方の面：温調対象物９側の面）は５０℃、ＴＥＣ１の温度測定素子３によって測定される温調対象物９とは反対側（以下、「放熱側」とする）の面の温度が７５℃の場合、ＴＥＣコントローラ２はＴＥＣ１の端子ｃ−ｄ間に端子ｃを正（＋）とする電圧（ＴＥＣ１の一方の面が冷却される極性）を印加し、ＴＥＣ１は冷却モードで駆動する。デューティ制御などのＯＦＦ周期時、ＴＥＣ１の温調対象物側温度と放熱側の温度との大小関係から、ＴＥＣ１の端子ｃ−ｄ間に端子ｄを正とする電圧が発生する。そのため、負荷抵抗を有する閉回路に接続して電力を取り出そうとすると、ＴＥＣ１の端子ｃ及び端子ｄには冷却モードで駆動するのとは反対の極性の電流が流れ（端子ｃは負、端子ｄは正）、温調対象物側温度は加熱側に加速される。従って、ＴＥＣ１への電力出力がＯＦＦであってもＴＥＣ１から電力を回収しない方が温度調整精度の向上及び投入電力の低減の観点からは望ましい。

そのため、本実施形態ではＴＥＣ駆動モードモニタ２２の出力（ＴＥＣコントローラ２が端子ａ及び端子ｂから出力する電力の極性に応じてＨとＬとに切り替わる）とＴＥＣ１に生じた温度差により端子ｃ及び端子ｄとの間に生成した電圧の極性（コンパレータ７３によりＨ又はＬとに対応づけて出力している）とを論理回路（論理回路７４〜７６で形成している論理回路）にて比較し、結果、極性が一致しないためスイッチ７７は切断状態になるように信号を出力する。

（ケース２）
温度測定素子３の測定温度は４０℃、ＴＥＣ１の放熱側の温度が７５℃の場合、ＴＥＣコントローラ２はＴＥＣ１の端子ｃ−ｄ間に端子ｄを正（＋）とする電圧を印加し、ＴＥＣ１は加熱モードで駆動する。デューティ制御などのＯＦＦ周期時、ＴＥＣ１の温調対象物９側の温度と放熱側の温度との大小関係から、ＴＥＣ１の端子ｃ−ｄ間に端子ｄを正とする電圧が発生する。そのため、負荷抵抗を有する閉回路に接続して電力を取り出そうとすると、ＴＥＣ１の端子ｃ及び端子ｄには加熱モードで駆動するのと同じ極性の電流が流れ（端子ｃは負、端子ｄは正）、温調対象物９側を加熱する加熱モードとなる。よって、供給電圧の極性は端子ｃが負で端子ｄが正、ＴＥＣ１の電圧の極性は端子ｃが負で端子ｄが正となり、極性が一致する。この場合、温調対象物９の温度制御の精度が向上し、且つ、温度差を電力として有効に取出すことができる。

（ケース３）
温度測定素子３の温調対象物側温度は５０℃、ＴＥＣ１の放熱側の温度が３０℃の場合、ＴＥＣコントローラ２はＴＥＣ１の端子ｃ−ｄ間に端子ｃを正（＋）とする電圧を印加し、ＴＥＣ１は冷却モードで駆動する。デューティ制御などのＯＦＦ周期時、ＴＥＣ１の温調対象物９側の温度と放熱側の温度との大小関係から、ＴＥＣ１の端子ｃ−ｄ間に端子ｃを正とする電圧が発生する。そのため、負荷抵抗を有する閉回路に接続して電力を取り出そうとすると、ＴＥＣ１の端子ｃ及び端子ｄには冷却モードで駆動するのと同じ極性の電流が流れ（端子ｃは正、端子ｄは負）、温調対象物側温度を冷却する冷却モードとなる。よって、供給電圧の極性は端子ｃが正で端子ｄが負、ＴＥＣ１の電圧の極性は端子ｃが正で端子ｄが負となり、極性が一致する。この場合、温調対象物９の温度制御の精度が向上し、且つ、温度差を電力として有効に取出すことができる。

（ケース４）
温度測定素子３の温調対象物側温度は４０℃、ＴＥＣ１の放熱側の温度が３０℃の場合、ＴＥＣコントローラ２はＴＥＣ１の端子ｃ−ｄ間に端子ｄを正（＋）とする電圧を印加し、ＴＥＣ１は加熱モードで駆動する。デューティ制御などのＯＦＦ周期時、ＴＥＣ１の温調対象物側温度と放熱側の温度との大小関係から、ＴＥＣ１の端子ｃ−ｄ間に端子ｃを正とする電圧が発生する。そのため、負荷抵抗を有する閉回路に接続して電力を取り出そうとすると、ＴＥＣ１は冷却モードで駆動するのと同じ向きの電流が流れ（端子ｃは正、端子ｄは負）、温調対象物側温度を冷却する冷却モードとなる。よって、供給電圧の極性は端子ｃが負で端子ｄが正、ＴＥＣ１の電圧の極性は端子ｃが正で端子ｄが負となり、極性が一致しない。この場合、温調対象物９を更に冷却するように温調対象物側温度を低下させ、温度制御に影響を及ぼし、温度制御の精度が充分で無くなるおそれがある。

（作用効果）
本実施形態２の温度制御装置は、ケース１〜４のうちケース２とケース３の場合、つまり、ＴＥＣコントローラ２の出力の供給電圧とＴＥＣ１に生じる電圧の極性とが一致する場合のみ、ＴＥＣ１に生じる電圧による電力を取り出し手段によって取り出し、バッテリに充電する。ケース２とケース３とでは、取り出す電力に係る電圧の極性が異なることが分かる。取り出した電力は、極性整合手段５によって一定の極性で出力され、昇圧部７２で昇圧され、バッテリ６に入力される。なお、ケース２及び３の場合にはＴＥＣコントローラ２から積極的に電力を供給しないこともできる（つまり、ＯＦＦ状態を継続する）。そうすると、電力を消費せずに最大限の電力を取出すことができる。ＴＥＣコントローラ２から電力を供給すると（取出す電力よりも大きな電力を取出した場合）単純に電力を取出した場合と比べて温度制御を速やかに行うことができる。駆動・発電切替手段４による切替は温調精度と電力の取出し量の増大とのバランス（電力の取出し量（取出し時間：ＯＦＦ状態時間）を増やせばエネルギーの回収量が増大し、ＴＥＣコントローラ２からの電力投入量（ＯＮ時間）を増やせば温度調整をより速やかに行うことができる）を考慮して決定できる。

本実施形態２の温度制御装置によれば、ＴＥＣコントローラ２の出力の供給電圧とＴＥＣ１に生じる電圧の極性とが一致する場合のみ、ＴＥＣ１に生じる電圧による電力を取り出す。そのため、温度制御に悪影響を及ぼさず、温度制御の精度を維持した発電併用システムを構築できる。また、取り出した電力をバッテリ６に一旦蓄電し、温調対象物９の温調開始時などの測定温度と目標温度との差が大きい場合などに蓄電した電力と外部電源Ｖｃｃの電力とを併用することで本装置の最大消費電力を低減できるため、外部電源を小型化できる。

（実施形態３）
本実施形態３の温度制御装置は、図４に示されるように、基本的な構成は実施形態２の温調制御装置と同じ構成及び作用効果を有する。以下では、異なる構成を中心に説明していく。

本実施形態３の温度制御装置は、新たなトランジスタ７８と第２スイッチ７９とを有する。トランジスタ７８のベースには、ＴＥＣ電圧モニタ２１の出力が入力される。第２スイッチ７９は、バッテリ６と外部電源Ｖｃｃ（ＴＥＣコントローラ２）との間に位置し、バッテリ６の電力を外部電源Ｖｃｃに供給するかどうかを、トランジスタ７８の出力によって切り替える。ＴＥＣ１をＴＥＣコントローラ２が駆動するかどうかをＴＥＣ電圧モニタ２１で検知する。ＴＥＣ電圧モニタ２１の出力が所定の値を超えたときにトランジスタ７８がＯＮになり、第２スイッチ７９はバッテリ６と外部電源Ｖｃｃとの回路を接続する。第２スイッチ７９が接続状態でバッテリ６の電力が外部電源Ｖｃｃに供給される。バッテリ６の電力を供給するかどうかの開始条件は、トランジスタ７８に接続する外部抵抗８１及び外部抵抗８２の値で設定することができる。また、トランジスタ７８はオペアンプでコンパレータを構成し、バッテリ６の電力を供給開始する条件に、ヒステリシスを設ける構成でもよい。

（実施形態４）
本実施形態４の温度制御装置は、図５に示されるように、基本的な構成は実施形態２の温調制御装置と同じ構成及び作用効果を有する。以下では、異なる構成を中心に説明していく。

本実施形態４の温度制御装置は、新たなコンパレータ８３と第２スイッチ７９とを有する。コンパレータ８３は、温度測定素子３の測定温度と、コンパレータ７３に接続した外部抵抗８４で予め設定した温度閾値とを比較する。温調開始時などの測定温度と目標温度との差が大きい場合に、コンパレータ８３の出力電圧がＨｉｇｈ（Ｈ）となると、第２スイッチ７９はバッテリ６と外部電源Ｖｃｃとの回路を接続する。第２スイッチ７９が接続状態でバッテリ６の電力が外部電源Ｖｃｃに供給される。なお、バッテリ６の電力を供給するかどうかの開始条件は、コンパレータ８３に接続した外部抵抗８４の値で設定することができる。外部抵抗８４の設定（温度閾値）をマイコンやＤＡＣで構成することができ、バッテリ６の充電状態に応じて外部抵抗８４の温度閾値を変更できるように可変式を採用することもできる。

本実施形態４の温度制御装置によれば、測定温度と目標温度との差が大きく、温度上昇又は温度下降の幅が大きい、すなわち電力消費量が大きい際に、バッテリ６の電力を供給することで、外部電源のピーク電力を低減することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ＴＥＣ１に生じた温度差によって発生する電圧による電力は、ＴＥＣコントローラ２に入力されるのではなく、温調対象物９に入力される構成でもよい。

１：熱電変換素子（ＴＥＣ）、
２：ＴＥＣコントローラ（駆動回路）、２１：ＴＥＣ電圧モニタ、
２２：ＴＥＣ駆動モードモニタ、
３：温度測定素子、
４：駆動・発電切替手段（取り出し手段）、
５：極性整合手段、
６：バッテリ、
７１、７８：トランジスタ、７２：昇圧部、７３、８３：コンパレータ、
７５〜７６：論理回路、７７：スイッチ、７９：第２スイッチ、
８１、８２、８４：外部抵抗、
９：温調対象物。

Claims

温調対象物との間で熱の授受ができるように配設される熱電変換素子の温度、及び／又は前記温調対象物の温度を測定する温度測定素子と、前記熱電変換素子への電力供給のＯＮ及びＯＦＦを切り替え前記温度測定素子により測定された測定温度及び目標温度の差分に応じた電流又は電圧を出力する駆動回路と、前記駆動回路の前記出力で前記熱電変換素子を冷却又は加熱モードの温調駆動で駆動して前記温調対象物の温度を制御する装置であって、
前記駆動回路から前記熱電変換素子への前記出力がＯＦＦの時、前記熱電変換素子に生じる温度差によって生じる電圧による電力を取り出す取り出し手段と、
前記熱電変換素子に生じる温度差によって生じる前記電圧の極性を整合させる極性整合手段と、
を有し、
前記取り出し手段は、前記熱電変換素子を前記温調駆動するための前記駆動回路の前記出力の供給電圧の極性と、前記熱電変換素子に生じる温度差によって生じる前記電圧の極性が一致するときのみ、前記熱電変換素子に生じる温度差によって生じる前記電圧による前記電力を取り出す温度制御装置。
前記電力を前記駆動回路又は前記温調対象物へ供給する請求項１に記載の温度制御装置。
前記電力を充電するバッテリを有する請求項１又は２に記載の温度制御装置。
前記熱電変換素子に生じる温度差によって生じる前記電圧による前記電力とは異なる電力を前記熱電変換素子に供給可能な給電手段を有し、
前記給電手段の所定の給電値を超える電力を前記熱電変換素子に供給必要な場合、超過分を前記バッテリから供給する請求項３に記載の温度制御装置。
温調開始時、前記バッテリから前記熱電変換素子へ電力を供給して前記温調対象物を所定温度範囲内に温調後、前記温調対象物への通電を開始する請求項３に記載の温度制御装置。
光通信用レーザダイオード又は光通信用送受信装置と一体装置である請求項１〜５の何れか１項に記載の温度制御装置。