JPH0254568B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、立上り制御を電力と時間によつて行
なう液温制御装置に関するものである。

従来、液体を加熱制御する液温制御装置として
は第１図に示したものが知られている。第１図に
おいて、１は液温を検出する検出部、２は差動増
幅器、３は基準電源、４は立上り用タイマ、５は
出力回路、６はヒータであり、検出部１とヒータ
６は液体により熱的に結合されている。

このように構成された従来例において、第２図
ａに示したように電源がオンされると、第２図ｂ
に示したように立上り用タイマ４が定められた時
間だけ動作するので、第２図ｃに示したように出
力回路５からヒータ６に印加する電圧は、立上り
用タイマ４の動作時間だけ高くされ、液体の温度
が熱的にオーバーシユートしないように制御して
いる。

しかしながら、この従来例では、液体の温度が
常温の場合に、立上り用タイマ４の設定時間を、
ヒータ６の温度の立上りが最適になるように設定
しているため、第３図の曲線Ｂのような液体温度
の立上り曲線が得られるが、環境温度が変化し、
極端な場合に液体の温度が目標温度に等しいとす
ると、立上り用タイマ４の動作時間に印加される
電力は余分なものであり、第３図の曲線Ａで示し
たように、液体の温度は目標値よりはるかに高い
ものとなり、自然の放熱によつて温度が下がるま
でに多大の時間を要する。即ち、この場合は立上
り用タイマ４の設定時間は零でよいものであり、
無駄な時間と無駄な電力を消費するという欠点が
ある。

また環境温度が低く、加熱する温度が低い場合
に、立上り用タイマ４を常温で最適になるように
設定しているため、第３図の曲線Ｃで示したよう
に、液体の温度の立上り時間は何も付加しない場
合より若干良くなるが、液体の温度が目標温度に
なるまでに時間がかかるという欠点があつた。

本発明は、上述のごとき欠点を解決するために
なされたもので、液体温度の立上り制御による熱
的オーバーシユートを生じないようにした液温制
御装置を提供することを目的としてなされたもの
である。

本発明は、上記目的を達成するために、液体を
加熱するヒータ１８と、該ヒータ１８から離して
設置された第１の温度検出手段７と、前記ヒータ
１８の近傍に設置された第２の温度検出手段８
と、予め定められた目標温度に対応する基準電圧
を発生する基準電圧発生手段１１と、前記第１の
温度検出手段７の出力電圧と前記基準電圧との差
電圧を発生させる第１の差電圧発生手段９と、前
記第２の温度検出手段８の出力電圧と前記基準電
圧との差電圧を発生させる第２の差電圧発生手段
１０と、前記第１及び第２の差電圧発生手段９，
１０からの差電圧を加算する電圧加算手段１２
と、少なくとも前記第２の温度検出手段８と前記
第２の差電圧発生手段１０とから構成されるとと
もに、前記第２の差電圧発生手段１０からの出力
電圧に応じた電力を前記ヒータ１８に供給する定
常制御手段８，１０，１１，１６，１７と、少な
くとも前記第１の温度検出手段７と前記第１の差
電圧発生手段９と前記電圧加算手段１２とから構
成されるとともに、立上り時に該電圧加算手段１
２からの出力電圧に応じた電力を前記電圧加算手
段１２からの出力電圧に応じた時間だけ前記ヒー
タ１８に供給するヒータ立上制御手段７，９，１
１，１２，１３，１４，１５とを備えたことを特
徴としたものである。以下、図面により実施例を
詳細に説明する。

第４図は、本発明の実施例の液温制御装置のブ
ロツク図を示したもので、７は第１の温度センサ
（第１の温度検出手段）、８は第２の温度センサ
（第２の温度検出手段）、９は第１の差動増幅器
（第１の差電圧発生手段）、１０は第２の差動増幅
器（第２の差電圧発生手段）、１１は基準設定電
源（基準電圧発生手段）、１２は加算回路（電圧
加算手段）、１３は電力増幅器、１４は第１の出
力回路、１５はタイマ、１６は第２の出力回路、
１７は逆流防止ダイオード、１８はヒータであ
り、タイマ１５は入力電圧に比例した幅のパルス
を発生し、また電力増幅器１３は加算回路１２の
出力電圧に比例した出力電力を出力し、立上りに
要する電力をカバーできる容量を持つている。

次に、本実施例の動作を説明する。まず、ヒー
タ１８から離して設置された第１の温度センサ
と、ヒータ１８の近傍に設置された第２の温度セ
ンサでそれぞれ液体温度（環境温度）が検出さ
れ、これらの出力電圧は第１，第２の差動増幅器
９，１０で基準設定電源１１からの目標温度に対
応する基準電圧と比較され、これらの差の電圧は
加算回路１２で加算される。すなわち、この加算
回路１２は、ヒータ１８から離して設置された第
１の温度センサ７に基づく信号と、ヒータ１８の
近傍に設置された第２の温度センサ８に基づく信
号を、各々差動増幅器９，１０を介して加算する
ものである。この加算回路１２の出力は電力増幅
器１３に入力され、加算回路１２の出力電圧に対
応した電力が出力回路１４に入力される。また加
算回路１２の出力電圧がタイマ１５に入力され、
このタイマ１５の出力は加算回路１２の出力電圧
に対応する時間だけ動作し、このタイマ１５の動
作時間に電力増幅器１３からの電力を第１の出力
回路１４からヒータに供給する。また第２の差動
増幅器１０の出力電圧は第２の出力回路１６に入
力され、この第２の出力回路１６からの出力は逆
流防止ダイオード１７を通つてヒータ１８に入力
され、通常の制御が行なわれる。前記加算回路を
設ける点は、以下のような理由による。すなわ
ち、ヒータ１８から離して設置された第１の温度
センサ７に基づく信号のみでヒータ立上制御をす
ると、液体の温度が目標温度に達したのちに電源
をオフし、その後すぐに電源をオンして使用する
ような場合には、第１の温度センサ７がヒータ１
８から離れて設置されているため、ヒータ１８の
近傍の液温よりも低下した液温を検出することに
なる。そのため、必要以上にヒータ１８に電力を
供給することとなり、オーバーシユートを生じて
しまう。その点を解決するためにヒータ１８の近
傍に第２の温度センサ８を設け、ヒータ１８の近
傍の液体の温度を検出し、第２の温度センサ８に
基づく信号を前記第１の温度センサ７に基づく信
号に加算することにより、第１の温度センサ７に
基づく信号のみによる影響を回避でき、オーバー
シユートの発生を防ぐことができる。

また加算回路１２の出力によつて、電力増幅器
１３の出力電力及びタイマ１５の動作時間が制御
されるが、液体の温度が目標温度よりやや低い場
合は、第５図のａに示したように電源がオンに
された時、加算回路１２の出力電圧は、第５図
のｂで示したように低いので、第５図のｃに示
したようにタイマ１５の動作時間は短かく、第５
図のｄに示したように電力増幅器１３の出力電
力も少ないので、ヒータ電力は第５図のｅに示
したように少ない。次に、液体の温度が目標温度
より低い場合は、第５図のａに示したように電
源がオンにされた時、第５図のｂに示したよう
に加算回路１２の出力電圧は高いので、第５図
のｃに示したようにタイマ１５は加算回路１２の
出力に応じて長く動作し、第５図のｄに示した
ように電力増幅器１３の出力は高くなり、第５図
のｅに示したように立上りに要するヒータ電力
は大きくなる。

また液体の温度が目標温度と等しいか、それよ
り高い場合は、電源がオンにされた時、加算回路
１２の出力は零になり、立上りに要する電力は零
になる。

なお、一旦加熱して電源を切り、すぐに電源を
オンにした時、第１，第２の温度センサ７，８が
ヒータ１８と離れて設置されている時には、ヒー
タ１８の周囲の液体は加熱されているが、第１，
第２の温度センサ７，８の周囲の液体の温度は加
熱されていないので、液体温度のオーバーシユー
トを生じる。この欠点を避けるために、本発明に
おいては、第１の温度センサ７をヒータ１８から
離して設置し、第２の温度センサ８をヒータ１８
の近傍に配置することにより、この欠点を解消し
ている。また立上り制御の時に第１の出力回路１
４の出力電圧が非常に高く、第２の出力回路１６
の出力電圧が低い場合に、第１の出力回路１４か
ら第２の出力回路に電流が流れ込まないようにす
るために、逆流防止ダイオード１７が設けられて
いる。

なお、定常制御手段は、例えば第４図におい
て、温度センサ８、差動増幅器１０、基準設定電
源１１、出力回路１６、逆流防止ダイオード１７
から成る回路で、第５図ｅ及び第５図ｅの立
上り時以後のヒータ電力を供給する回路を意味す
るものである。また、ヒータ立上制御手段は、例
えば、第４図において、温度センサ７、差動増幅
器９、基準設定電源１１、加算回路１２、電力増
幅器１３、出力回路１４、タイマ１５から成る回
路で、第５図ｅ及び第５図ｅの立上り時のヒ
ータ電力を供給する回路を意味するものである。

次に、第６図は、本発明の他の実施例を示した
もので、第４図と同一符合の部分は同一のものを
示しているが、本実施例では、タイマ１５の出力
で電力増幅器１３の出力を制御し、またヒータ１
８の入力側に加算回路１２の出力電圧が一定値以
上になつた場合に、ヒータ１８に流れ込む電流を
制限する電流制限回路１９が設けられている。

このように構成された本実施例では、設計時の
加算回路１２の出力より大きな電圧が実際の使用
時に現われると、ヒータ１８に過大な電流が長時
間印加されることになるので、ヒータ１８が焼損
したり、火災になつたりする事故を防ぐために、
電流制限回路１９をヒータ１８の入力側に接続
し、加算回路１２の出力がある大きさ（ヒータ１
８の許容限界）になると、この電流制限回路１９
を作動させ、ヒータ１８の焼損等の事故を防いで
いる。従つて、液体温度が目標温度よりはるかに
下回つた場合でも、安全に立上り制御が行なわれ
る。

次に、第７図は、本発明の更に他の実施例を示
したもので、第４図と同一符合の部分は同一のも
のを示しており、また電力増幅器１３の代りに電
圧−電流変換器２０を設けている。

この実施例では、電圧−電流変換器２０で加算
回路１２の出力をそれに対応する電流に変換して
いる。従つて、その動作は第４図の実施例と全く
変わらないので、説明は省略する。

また上記の実施例において、電圧−電流変換器
２０の出力側に、第６図に示した電流制限回路１
９を設けてもよいことは云うまでもない。

以上説明したように、本発明によれば、第１，
第２の温度センサからの液体の温度に対応する検
出電圧と目標温度に対応する基準電圧との差電圧
を加算し、この加算出力でタイマの動作時間及び
印加電力を変化してヒータに加える立上り電力を
制御するようにしたので、立上り制御による熱的
オーバーシユートを生じないという利点があり、
また第１の温度センサの周囲の温度とヒータの周
囲の温度が異なる場合の液体温度の熱的オーバー
シユートを解消できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の液温制御装置のブロツク図、
第２図は、第１図の従来装置の電源、タイマ、出
力回路の出力波形図、第３図は、夫々の液体温度
に対する第１図の装置の動作説明図、第４図は、
本発明の実施例の液温制御装置のブロツク図、第
５図は、夫々の液体温度における第４図の装置の
電源、加算回路、タイマ、電力増幅器、ヒータ電
力の波形図、第６図、第７図は、本発明の他の実
施例のブロツク図である。 ７，８…第１，第２の温度センサ、９，１０…
第１，第２の差動増幅器、１１…基準設定電源、
１２…加算回路、１３…電力増幅器、１４，１６
…第１，第２の出力回路、１５…タイマ、１７…
逆流防止ダイオード、１８…ヒータ、１９…電流
制限回路、２０…電圧−電流変換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液体を加熱するヒータと、該ヒータから離し
   て設置された第１の温度検出手段と、前記ヒータ
   の近傍に設置された第２の温度検出手段と、予め
   定められた目標温度に対応する基準電圧を発生す
   る基準電圧発生手段と、前記第１の温度検出手段
   の出力電圧と前記基準電圧との差電圧を発生させ
   る第１の差電圧発生手段と、前記第２の温度検出
   手段の出力電圧と前記基準電圧との差電圧を発生
   させる第２の差電圧発生手段と、前記第１及び第
   ２の差電圧発生手段からの差電圧を加算する電圧
   加算手段と、少なくとも前記第２の温度検出手段
   と前記第２の差電圧発生手段とから構成されると
   ともに、前記第２の差電圧発生手段からの出力電
   圧に応じた電力を前記ヒータに供給する定常制御
   手段と、少なくとも前記第１の温度検出手段と前
   記第１の差電圧発生手段と前記電圧加算手段とか
   ら構成されるとともに、立上り時に該電圧加算手
   段からの出力電圧に応じた電力を前記電圧加算手
   段からの出力電圧に応じた時間だけ前記ヒータに
   供給するヒータ立上制御手段とを備えたことを特
   徴とする液温制御装置。