JPS5814616Y2 - 小型冷却器の冷却温度制御回路 - Google Patents
小型冷却器の冷却温度制御回路Info
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- JPS5814616Y2 JPS5814616Y2 JP17658979U JP17658979U JPS5814616Y2 JP S5814616 Y2 JPS5814616 Y2 JP S5814616Y2 JP 17658979 U JP17658979 U JP 17658979U JP 17658979 U JP17658979 U JP 17658979U JP S5814616 Y2 JPS5814616 Y2 JP S5814616Y2
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- JP
- Japan
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- temperature
- cooling
- control circuit
- cooling temperature
- circuit
- Prior art date
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Description
【考案の詳細な説明】
本考案は電子冷却素子を使用する小型冷却器の冷却温度
制御回路に関する。
制御回路に関する。
例えば赤外線ガス分析計などで赤外線センサーとして量
子型半導体検出素子（ＰｂＳｅ、 ＩｎＳｂ等）を使用
する場合に検出素子は−２０〜−４０℃に冷却して用い
られる。
子型半導体検出素子（ＰｂＳｅ、 ＩｎＳｂ等）を使用
する場合に検出素子は−２０〜−４０℃に冷却して用い
られる。
かかる目的に使用する小型冷却器では冷却素子としてペ
ルチェ効果を利用する電子冷却素子（以下これを冷却素
子と略称）が使用される。
ルチェ効果を利用する電子冷却素子（以下これを冷却素
子と略称）が使用される。
冷却器の器内にはこの冷却素子と器内の温度を検出する
サーミスタとが赤外線検出素子とともに納められる。
サーミスタとが赤外線検出素子とともに納められる。
なお冷却素子の放熱側はその一部が器外に配置されるか
あるいは器外の放熱板に接し器外の周囲温度に保たれる
。
あるいは器外の放熱板に接し器外の周囲温度に保たれる
。
冷却素子はこれに一定電流を流すとその冷却側温度Ｔｃ
と放熱側温度ＴＦとの差（ＴＦ ＴＣ）はほぼ一定と
なる。
と放熱側温度ＴＦとの差（ＴＦ ＴＣ）はほぼ一定と
なる。
冷却器内の温度すなわち冷却素子の冷却側温度（以下こ
れを冷却温度と呼ぶ）を所望の設定値に制御するために
従来第１図に示すような原理的構成の冷却温度制御回路
が使用されている。
れを冷却温度と呼ぶ）を所望の設定値に制御するために
従来第１図に示すような原理的構成の冷却温度制御回路
が使用されている。
この回路は冷却器内の温度を検出する感温抵抗例えばサ
ーミスタＲ”ｒ工が一辺に挿入されている抵抗電流回路
Ｂと電橋回路Ｂの検電端３，４に接続する増幅器Ａより
成り、増幅器Ａの出力によって冷却器ＴＨＭの冷却素子
に供給される電流を制御する。
ーミスタＲ”ｒ工が一辺に挿入されている抵抗電流回路
Ｂと電橋回路Ｂの検電端３，４に接続する増幅器Ａより
成り、増幅器Ａの出力によって冷却器ＴＨＭの冷却素子
に供給される電流を制御する。
この制御回路の原理的な作用を説明すれば、電橋回路Ｂ
の一辺の抵抗Ｒ１□′他の辺の抵抗Ｒ２′、Ｒ３′、Ｒ
４はトランジスタＲＴＩの温度が所望の設定値と合致す
るときＢの検電端に発生する信号■、。
の一辺の抵抗Ｒ１□′他の辺の抵抗Ｒ２′、Ｒ３′、Ｒ
４はトランジスタＲＴＩの温度が所望の設定値と合致す
るときＢの検電端に発生する信号■、。
は零に平衡するように選定される。
冷却温度とその設定値との間に偏差が生ずれば偏差に対
応する偏差信号Ｖｌｎが検電端に発生する。
応する偏差信号Ｖｌｎが検電端に発生する。
増幅器Ａは偏差信号Ｖｌｎを増幅しＶａｎに比例する出
力信号Ｖ。
力信号Ｖ。
ｕｔを生じ、この出力信号によって冷却温度が所望の設
定値に一致するように冷却素子Ｒｃ（Ｒｃは冷却素子の
抵抗を表わす）に供給する電流Ｉｃを制御する。
定値に一致するように冷却素子Ｒｃ（Ｒｃは冷却素子の
抵抗を表わす）に供給する電流Ｉｃを制御する。
すなわちこの制御回路は比例制御方式の回路である。
この方式の制御回路においては、冷却温度が冷却素子の
放熱側の温度すなわち冷却器の周囲温度の影響をうけて
変化する欠点がある。
放熱側の温度すなわち冷却器の周囲温度の影響をうけて
変化する欠点がある。
本考案は比例制御方式の制御回路で冷却温度を制御する
とき冷却温度に対する周囲温度変化の影響を除去するの
がその目的である。
とき冷却温度に対する周囲温度変化の影響を除去するの
がその目的である。
いま、第１図に示す制御回路において、冷却素子に流れ
る電流をＩｃ、冷却素子の抵抗をＲｃ、増幅回路Ａの入
力信号をＶｌｎ９出力信号を■。
る電流をＩｃ、冷却素子の抵抗をＲｃ、増幅回路Ａの入
力信号をＶｌｎ９出力信号を■。
ｕｔ、ゲーンをＧ、冷却温度の設定値をＴｓ、実際の冷
却温度をＴｃ、放熱側の温度すなわち周囲温度をＴＦと
すれば次の諸式が成立する。
却温度をＴｃ、放熱側の温度すなわち周囲温度をＴＦと
すれば次の諸式が成立する。
ｏｕｔ ｉｎ
（１）工Ｃ″″ｖＯｕｔ／ＲＣ（２） ＴＦ−Ｔｃ富ｈ１ＩＣ（３） 但し、ｈ工：比例定数 Ｔｃ −Ｔｓ ”＋＋ ｈ２Ｖｉｎ（４）但し、ｈ２：
比例定数 （１）＃ （２）、 （３Ｌ （４）式からＴｃを求め
ると、Ｔｃ寓Ｔ４Ｔ（仏’Ｆ −”
（Ｓ）’２ Ｒｅ Ｒ２ 但し、α−に、Ｇ”−に、と置けばα−に丁である。
（１）工Ｃ″″ｖＯｕｔ／ＲＣ（２） ＴＦ−Ｔｃ富ｈ１ＩＣ（３） 但し、ｈ工：比例定数 Ｔｃ −Ｔｓ ”＋＋ ｈ２Ｖｉｎ（４）但し、ｈ２：
比例定数 （１）＃ （２）、 （３Ｌ （４）式からＴｃを求め
ると、Ｔｃ寓Ｔ４Ｔ（仏’Ｆ −”
（Ｓ）’２ Ｒｅ Ｒ２ 但し、α−に、Ｇ”−に、と置けばα−に丁である。
ここで増幅器ＡのゲージＧを大きくとればα（１となり
Ｔｃは次式で表わされる。
Ｔｃは次式で表わされる。
Ｔｃ＝（１）（ＴＦ＋ＴＳ）−（ＴＦ Ｔｓ）＋Ｔｓ
・・・・・・（６） すなわち冷却温度Ｔｃとその設定値Ｔｓとの間にα（Ｔ
ｐ Ｔｓ）の温度差が生ずる。
・・・・・・（６） すなわち冷却温度Ｔｃとその設定値Ｔｓとの間にα（Ｔ
ｐ Ｔｓ）の温度差が生ずる。
また、αは冷却温度が放熱側温度変化に左右される割合
を示している。
を示している。
すなわちαが小さいほど冷却温度が安定しているといえ
る。
る。
冷却温度に対する放熱側の温度変化の影響をのぞくため
に増幅器ＡのゲージＧを大きく選定する方法も考えられ
る。
に増幅器ＡのゲージＧを大きく選定する方法も考えられ
る。
しかし冷却素子はこれに電流を流してから冷却するまで
に遅れがあるので、Ｇを大きくすると制御回路が発振し
冷却温度の制御ができなくなる。
に遅れがあるので、Ｇを大きくすると制御回路が発振し
冷却温度の制御ができなくなる。
本考案は、（６）式におけるα（ＴＦ ＴＳ）が一定
になるようにαをＴＦに応じて変化し制御回路が発振す
ることなく冷却温度に対する周囲温度変化の影響をのぞ
き精度の良い冷却温度の制御回路を実現しようとするも
のである。
になるようにαをＴＦに応じて変化し制御回路が発振す
ることなく冷却温度に対する周囲温度変化の影響をのぞ
き精度の良い冷却温度の制御回路を実現しようとするも
のである。
本考案においてはＴＦに応じてαを変化する具体的な手
段として比例制御回路において使用する増幅器Ａのゲー
ジＧを周囲温度ＴＦの変化に応して自動的に変化し、α
（ＴＦ Ｔｓ）が一定になるような制御特性の冷却温
度制御回路を実現しようとするものである。
段として比例制御回路において使用する増幅器Ａのゲー
ジＧを周囲温度ＴＦの変化に応して自動的に変化し、α
（ＴＦ Ｔｓ）が一定になるような制御特性の冷却温
度制御回路を実現しようとするものである。
以下、図面を参照して本考案を説明する。
第２図は本考案の実施例の回路構成を示す。
図において、Ｂは冷却温度の設定値を設定するために設
けられている抵抗電橋回路、ＡＭは電橋回路Ｂの検電端
３，４に生ずる偏差信号Ｖａｎを増幅する増幅器である
。
けられている抵抗電橋回路、ＡＭは電橋回路Ｂの検電端
３，４に生ずる偏差信号Ｖａｎを増幅する増幅器である
。
ＢにおいてＲ，ｒｔは冷却温度を検出する感温抵抗例え
ばサーミスタで冷却器内に配置される。
ばサーミスタで冷却器内に配置される。
Ｂの構成および作用は第１図の電橋回路Ｂと同様である
からここでその説明を省略する。
からここでその説明を省略する。
ＡＭは３，４を入力端、８を出力端とする増幅器で、演
算増幅器ｏｐ、ｏｐの入力抵抗ＲＴ２．帰還抵抗Ｒｆ。
算増幅器ｏｐ、ｏｐの入力抵抗ＲＴ２．帰還抵抗Ｒｆ。
ＴｒはトランジスタでＯＰの出力信号■。
ｕｔに制御され出力電流Ｉｃを出力する。
Ｒ２はＴｒの駆動電源である。
ＴＨＭは小型冷却器で、Ｔｒの出力電流Ｉｃは冷却器内
の冷却素子（抵抗Ｒｃ）に供給される。
の冷却素子（抵抗Ｒｃ）に供給される。
小型冷却器の構成は第１図の場合と同様である。
ＡＭの入力抵抗Ｒ□２は例えばサーミスタの如き負の温
度係数をもった温度検出素子を含む抵抗回路網より成り
、Ｒ０２自身もまた負の温度係数をもつ。
度係数をもった温度検出素子を含む抵抗回路網より成り
、Ｒ０２自身もまた負の温度係数をもつ。
ＲＴ２に含まれる温度検出用感温抵抗（例えばサーミス
タ）は冷却素子の放熱側に埋め込まれており、周囲温度
と等しい温度に保もたれる。
タ）は冷却素子の放熱側に埋め込まれており、周囲温度
と等しい温度に保もたれる。
増幅器ＡＭのゲージＧはＲｔ／ＲＴ□となりＲ１２の抵
抗値は周囲温度に応じで変化し、ゲージＧもまた周囲温
度に応じて変化する。
抗値は周囲温度に応じで変化し、ゲージＧもまた周囲温
度に応じて変化する。
ＲＴ２の温度係数を適当の値に選定すれば周囲温度変化
に関係なく冷却温度を電橋回路Ｂで予め設定した冷却温
度の設定値と一致するように冷却温度を制御することが
できる。
に関係なく冷却温度を電橋回路Ｂで予め設定した冷却温
度の設定値と一致するように冷却温度を制御することが
できる。
抵抗回路網の温度係数は第２図に示す構成の制御回路を
冷却器に実装した状態で周囲温度に対する冷却温度の特
性を調べその特性に基づいて実験的に決定する。
冷却器に実装した状態で周囲温度に対する冷却温度の特
性を調べその特性に基づいて実験的に決定する。
第４図は第２図の本考案実施例回路応用せる回路で測定
せる放熱板温度ＴＦに対する実際の冷却温度Ｔｃ、およ
び冷却素子Ｒｃに供給される電流Ｉｃの特性線図である
。
せる放熱板温度ＴＦに対する実際の冷却温度Ｔｃ、およ
び冷却素子Ｒｃに供給される電流Ｉｃの特性線図である
。
実験に使用せる回路の構成を第５図の上部に示す。
ＴＣｌはＲＴ２として放熱板温度によって抵抗が変化す
るサーミスタを使用せるときの冷却温度Ｔｃの特性線、
Ｔｃ２はＲＴ２にサーミスタのかわりに定抵抗を使用せ
る場合のＴｃ特性を示す。
るサーミスタを使用せるときの冷却温度Ｔｃの特性線、
Ｔｃ２はＲＴ２にサーミスタのかわりに定抵抗を使用せ
る場合のＴｃ特性を示す。
図におけるＴＣｌとＴｃ２特性を比較し第２図に示す制
御回路の増幅回路ＡＭにゲージ補正を施すことにより冷
却温度Ｔｃが放熱板温度ＴＦの変化に左右されなくなる
ことを示す。
御回路の増幅回路ＡＭにゲージ補正を施すことにより冷
却温度Ｔｃが放熱板温度ＴＦの変化に左右されなくなる
ことを示す。
第３図は本考案の他の実施例の回路構成を示す。
図において、電橋回路Ｂに接続する増幅器ＡＭの構成だ
けが第２図の実施例と相違しておりその他の部分は第２
図と同様である。
けが第２図の実施例と相違しておりその他の部分は第２
図と同様である。
第３図における増幅器ＡＭにおいて演算増幅器ＯＰの入
力抵抗Ｒ５は普通の抵抗であり、帰還抵抗Ｒ１ｆは例え
ばポジスタの如き感温抵抗を含む正の温度係数をもつ抵
抗回路網である。
力抵抗Ｒ５は普通の抵抗であり、帰還抵抗Ｒ１ｆは例え
ばポジスタの如き感温抵抗を含む正の温度係数をもつ抵
抗回路網である。
感温抵抗の温度は周囲温度Ｔｐに応じて変化するように
配置されている。
配置されている。
例えば感温抵抗を冷却素子の放熱側に埋め込みＴＦと同
じ温度に保つ。
じ温度に保つ。
第３図の実施例においても増幅器ＡＭのゲーンＧはＴＦ
に応じて補正される。
に応じて補正される。
抵抗回路網のＲ１ｆ温度係数はこの制御回路を冷却器に
実装した状態において周囲温度ＴＦに対する冷却温度Ｔ
ｃの特性を調べその特性に基いて決定する。
実装した状態において周囲温度ＴＦに対する冷却温度Ｔ
ｃの特性を調べその特性に基いて決定する。
第３図の回路においても冷却温度Ｔｃに対する周囲温度
ＴＦの影響を除去する作用は第２図の実施例の場合と同
様である。
ＴＦの影響を除去する作用は第２図の実施例の場合と同
様である。
本考案によれば、制御回路の安定性を損することなく小
型冷却器における冷却温度調節精度の良好な冷却温度制
御回路を実現することができる。
型冷却器における冷却温度調節精度の良好な冷却温度制
御回路を実現することができる。
第１図は従来公知の冷却温度制御回路の原理的な構成を
示す。 第２図および第３図はそれぞれ本考案実施例の概略の回
路構成を示す。 第４図は本考案を実施せる回路の一例についての周囲温
度対冷却温度の特性を示す線図で°ある。 第２図および第３図において、Ｂ・・・・・・電橋回路
、ＲＴＩ・・・・・・感温抵抗、ＡＭ・・・・・・増幅
器、ＲＴ□・・・・・・感温抵抗を含む回路要素、ＲＴ
ｆ・・・・・・感温抵抗を含む回路要素、ＴＨＭ・・・
・・・小型冷却器。
示す。 第２図および第３図はそれぞれ本考案実施例の概略の回
路構成を示す。 第４図は本考案を実施せる回路の一例についての周囲温
度対冷却温度の特性を示す線図で°ある。 第２図および第３図において、Ｂ・・・・・・電橋回路
、ＲＴＩ・・・・・・感温抵抗、ＡＭ・・・・・・増幅
器、ＲＴ□・・・・・・感温抵抗を含む回路要素、ＲＴ
ｆ・・・・・・感温抵抗を含む回路要素、ＴＨＭ・・・
・・・小型冷却器。
Claims (1)
- 小型冷却器の冷却温度を検出する感温抵抗を含む電橋回
路と該電橋回路の検電端に生ずる信号を増幅し前記小型
冷却器の電子冷却素子に供給する電流を制御する出力信
号を生ずる増幅器とを具備し、前記増幅器は周囲温度の
変化に応じて抵抗値の変化する回路要素を含み該回路要
素の抵抗の変化に対応して該増幅器のゲーンが変化する
ように構成されており該ゲーンの変化により前記冷却温
度に対する周囲温度の影響を補正するように構成されて
いる小型冷却器の冷却温度制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17658979U JPS5814616Y2 (ja) | 1979-12-20 | 1979-12-20 | 小型冷却器の冷却温度制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17658979U JPS5814616Y2 (ja) | 1979-12-20 | 1979-12-20 | 小型冷却器の冷却温度制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5694054U JPS5694054U (ja) | 1981-07-25 |
| JPS5814616Y2 true JPS5814616Y2 (ja) | 1983-03-23 |
Family
ID=29687215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17658979U Expired JPS5814616Y2 (ja) | 1979-12-20 | 1979-12-20 | 小型冷却器の冷却温度制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5814616Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5780847B2 (ja) * | 2011-06-15 | 2015-09-16 | 日本電子株式会社 | 放射線検出装置および放射線分析装置 |
-
1979
- 1979-12-20 JP JP17658979U patent/JPS5814616Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5694054U (ja) | 1981-07-25 |
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