JPH0564366B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、各種素子や電気部品等の温度を一定
に保つ効率の良い温度制御装置を提供するための
ものであり、恒温を必要とする高精度発振器や、
温度の影響を受けやすい電子部品や光学部品等の
温度安定化のための恒温槽等に使用できる。

従来の技術 電子部品や光部品等の温度安定化のために、電
熱交換素子としてベルチエ素子が使用される。こ
の素子は、電流の方向を逆転させる事により吸
熱、発熱のどちらでも使用できるため、恒温装置
に最適な素子である。このペルチエ素子を用いた
温度安定化を例を第４図に示す。サーミスタ２０
により対象温度を検出しそれに対応する電圧と、
設定温度に対応する基準電圧値との誤差分を２２
で示す検出部で検出し増幅部２３で増幅しベンチ
エ素子２１に電流を流している。この例では、ペ
ンチエ素子電流に正負両方向の電流を流すため
に、正・負の２電源V₊、V_-を用いている（昭和
56年度電子通信学会総合全国大会予稿集2219）。

発明が解決しようとする問題点 ペルチエ素子に流す最大電流は、素子の大きさ
や対象物の温度制御範囲によつて差はあるが、通
常1A〜10A程度である。対象物の温度を外気温
にかかわらず一定にするためには、従来例でも述
べた如く、正、負の２電源が必要となる。数Ａの
容量の電源を２つ必要とする事は、実装容積、コ
スト、また消費電力の点においても不利である。

本発明は、このような点からペルチエ素子駆動
用の大容量電流を１つにし、しかも非常に簡単な
構成でかつ安定・長寿命な温度制御装置を提供す
るためのものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、温度検出素子出力と基準値との差を
増幅する増幅回路出力電圧の極性に従つて極性を
反転する電源部と、各々の端子を共通に接続し
た、タイプの異なる２種類のトランジスタを備え
た温度制御装置である。

作 用 本発明は、前記した構成とする事により、増幅
回路の出力電圧の極性に従つてペルチエ素子駆動
用電源の極性が決定される。その上、タイプの異
なる２種のトランジスタの各端子を共通に接続し
ているため、例えば電源極性が正のときはＮ型の
トランジスタが動作し、負のときにはＰ型のトラ
ンジスタが動作する構成となつている。また、電
源の極性が反転する時は、ペルチエ素子電流が
“０”の場合なので、極性反転用の回路の長寿命
化、安定化が図られると同時に、制御対象温度の
変動を伴わないため、大変安定に動作する。

実施例 本発明における一実施例の主要部の構成ブロツ
ク図を第１図に示す。サーミスタ等の温度検出素
子１と抵抗２によるブリーダ電圧が差動増幅器４
の負入力端子に入力される。この増幅器の＋入力
には設定温度に対応する電圧を発生する基準電圧
発生回路３が接続されている。増幅回路４の出力
には、各端子が共通に接続されたＮ型およびＰ型
のトランジスタ５，６の共通ベースと、極性判定
回路９の入力が接続されている。極性判定回路９
は、この増幅器４の出力電圧の極性を判定し、電
源部８の極性を反転させる。例えば、増幅器出力
が正なら、電源回路８は正極性となるものとする
と、第１のスイツチ１０１と第２のスイツチ１０
３を連動させて、内部電源１０２を第１図に示し
たように接続する。この時、ペルチエ素子等の電
熱変換素子７に流れる電流は、Ｎ型のトランジス
タ５により制御され、正の方向（第１図で上から
下の方向）に流れる。逆に増幅回路４の出力が負
の場合には、極性判定回路９により、電源部の出
力極性が反転される。具体的には、SW₁₁₀₁と
SW₂₁₀₃が連動して図とは逆の位置に接続される。
この場合、電熱変換素子７の電流はＰ型のトラン
ジスタ６により制御され、負の方向に流れる事に
なる。温度検出素子１と電熱変換素子７とは、何
らかの形で熱的に結合されている。例えば、温度
検出素子１としてサーミスタを用いた場合、温度
が上昇すると抵抗値が小さくなるので、差動増幅
器の負入力端子電位が下がる事になる。これが基
準電圧より下がると、増幅器出力は正極性とな
り、電熱変換素子に正方向の電流が流れる。この
時、電熱変換素子が吸熱する側に温度検出素子１
を熱供給させれば、温度検出素子１の温度が下が
り、抵抗値が高くなる。このようにして、温度検
出素子の抵抗値は、差動増幅器の正、負入力電圧
がほぼ等しくなるように制御され、結果として温
度検出素子１の温度が一定に保たれる。抵抗１０
は増幅回路４の増幅度を調整するための帰還抵抗
である。増幅度が大きすぎると全体系が不安定と
なり、小さいと誤差が大きくなる。

第２図を用いて、電熱変換素子に流れる電流に
ついて述べる。第２図は横軸の温度差であり、こ
れは電熱変換素子の発熱側と吸熱側の温度差、つ
まりは外気温と恒温部との温度差に対応するもの
である。第２図の縦軸は、電熱変換素子に流れる
電流である。第２図のグラフはその温度差を保つ
ために必要な電流を表わすものである。例えば、
外気温が高い場合に恒温部を25℃で一定保つため
には、電熱変換素子に正方向（＋）の電流を流す
必要があり、温度差が大きくなればなる程大電流
が必要となる事を示している。本発明では、この
温度差が差動増幅回路４の出力に対応している。
図からも明らかな如く、温度差が“０”の時には
電熱変換素子７の電流も“０”である。温度差が
（＋）の場合には電流も（＋）、（−）の場合には
電流も（−）である。そのため、この増幅回路４
出力電圧の極性によつて電源部の極性を切換えれ
ば良い事がわかる。そのため本発明では、Ｐ型と
Ｎ型のトランジスタの各エミツタ、ベース、コレ
クタ相互を共通に接続したもので電流を制御する
事が可能となつている。

次に、第３図に極性判定回路と、電源部の極性
反転用回路の具体的構成例を示す。電圧比較器１
１の１つの入力に、差動増幅回路４の出力ａが接
続されており、他の入力はGNDに接続されてい
る。第３図では、ａは比較器の（−）入力となつ
ているため、ａが負になるとTr１２がONにな
る。１３は制御用のリレーであり、Tr１２によ
り制御される。１４は逆電圧吸収用のダイオード
である。本実施例では、２極双投型のリレーを用
いており、SW₁、SW₂端子を、第１図に示す如く
接続すれば、極性反転可能な電源部となる。本発
明では、極性反転時には丁度、電熱変換素子電流
が“０”であるため、リレーを用いても端子間の
スパーク等が無く、長寿命化が図れる。また、温
度の変化は時間的にゆるやかであるため、リレー
でも充分制御可能である。このリレー部分は当然
の事ながら、電子的に構成されるスイツチを用い
る事も可能である。

発明の効果 以上述べた如く、本発明によれば、大電流を必
要とする電源が１つで良く、実装容積が小さくな
るため、コンパクトになる。また、非常に簡単な
構成で、かつ安定、長寿命な温度制御装置が提供
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における一実施例の温度制御装
置のブロツク図、第２図は、同装置における電熱
変換素子の温度差対電流の特性図、第３図は同装
置における極性判定回路、電源の極性反転部の構
成図、第４図は従来例の温度制御装置の回路図で
ある。 １……温度検出素子、４……差動増幅器、５，
６……トランジスタ、８……電源部、９……極性
反転回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 温度検出用素子と、その出力と基準値との差
   を増幅する増幅回路と、その増幅回路の出力の極
   性に従つて極性を反転する電源部と、各々のエミ
   ツタ、コレクタ、ベース端子を共通に接続したタ
   イプの異なる２種のトランジスタと、温度制御用
   電熱素子を有し、前記増幅回路出力は前記トラン
   ジスタのベースに、前記電源部の一端は前記トラ
   ンジスタのコネクタに、もう一端は電熱素子を介
   して前記トランジスタのエミツタに接続される構
   成により、前記電源部から前記電熱交換素子に流
   れる電流を、前記トランジスタで制御する事を特
   徴とした温度制御装置。