JPS60164807A - 温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は比例制御によって被温度制御空間の温度を調節
する温度制御装置に関する。

（ロ）従来技術 第７図Ｋ例えばヒータで加熱される恒温槽の温度管理に
用いられる此種温度制御装置な示している。又、第８図
にその比例帯な示す。（１）は図示しない恒温槽例えば
細菌の培養等に用いられる恒温槽内の温度（Ｔ、）を感
知して抵抗値を変化する白金側温抵抗体（２）を含み、
温度（Ｔ、）を増幅【２て電圧に変換する温度検出回路
、（３）は可変抵抗器（４）を含み、恒温槽内の所望の
設定温度（Ｔ、）を設定し、電圧変換して出力する温度
設定回路、（５）は温度検出回路（１）の出力を演算増
幅器（６）の非反転入力に、温度設定回路（３）の出力
を演算増幅器（６）の反転入力に接続して両川力の差を
増幅する比例回路である。比例回路（５）の出力はパル
ス変調回路０４に接続される。

パルス変調回路ａＪ＆１周期的な三角波発生回路００と
コンパレータ０１ｍとから成り、この三角波発生回路（
ト）の出力と比例回路（５）の出力とを抵抗に）とｅカ
の比によって加算してコンパレータ０枠の反転入力に接
続し、コンパレータＱ・の非反転入力は接地されている
。ａηは恒温槽内を加熱するヒータ（ト）の通電を制御
するトライアック０埠をトリガする為のスイッチング回
路であり、コンパレータＯＯの出力によってトリガされ
るトランジスタ翰、ホトザイリスタカプラＱ→及びゼロ
ボルトスイッチング回路翰とから構成されている。

第゛８図のグラフを用いて動作を説明１−る。図は縦軸
にヒータ０榎の発熱量の割合を、横軸に設定温度（Ｔ、
）と検出した槽内の温度（Ｔ、）の差（’ｒ、）　−（
Ｔ、）　゛を表わし、ている。装置の比例帯は（Ｔｇ）
に対して正方向の幅と負方向の幅が同じく、例えば（Ｔ
、）−゛（Ｔ、）が−５℃から＋５℃の範囲であり、即
ち比例帯幅は１０℃である。即ち、（Ｔ、）　−（Ｔ８
）が−５℃より負方向に大きい時は、比例回路（５）の
出力によって三角波は引き下げられて常時接地電位以下
となっている為、コンパレータ０Ｏは常時高電位（以下
ｒ　ＨＪと称す。）となっているのでヒータ（至）は常
時通電状態であり１００％の発熱量となっている。逆に
＋５℃より正方向に大きい時は三角波は引き上げられて
常時接地電位より高くなる為コンパレータ（２）は常時
低電位（以下「Ｌ」と称す。）となリヒータ（ト）は非
通電状態となって０％の発熱量となる。

第８回に於いては（Ｔ、）　−（Ｔ、）　＝　Ｏでヒー
タ（ト）の発熱量は５０％となっている。これはコンパ
レータｃＡ０の非反転入力が接地電位である為であるが
、比例回路（５）の出力が零電位（即ち（Ｔ、）　−（
Ｔ、）＝　０　）の時に５０％の発熱量で設定温度（Ｔ
、）に一致する点はある一つの設定温度（Ｔ□）のみで
あり、実際には他の設定値では定常偏差が生じる為に第
９図の如く積分回路（７）が接続され、この定常偏差を
補正する。

積分回路（７）は積分作用を奏する為の演算増幅器（８
）、抵抗（９）及びコンデンサ（イ）で構成する積分器
と、演算増幅器（８）の非反転入力に比例回路（５）の
出力を入力する抵抗Ｑｌ）と、比例回路（５）の出力を
分圧して演算増幅器（８）の反転入力に入力する為の抵
抗０２Ｑ、１とから成る。従って積分回路（７）は電圧
ホロワ特性を合わせ持ち、また反転入力電圧の絶対値は
抵抗（２）（２）によって非反転入力電圧の絶対値より
も小さくされている為、積分の方向も比例回路（５）の
出力と同極性ｔある。従って比例回路（６）の出力が飽
和している状態では抵抗Ｑ２０１により分圧された電圧
と演算増幅器（６）の飽和出力が同極性である為、コン
デンサ（イ）への充電はこの電位差で制限される。

即ち積分動作が制限されるので比例帯幅内に入った時に
はコンデンサ（ト）が飽和してしまっていて正常な積分
動作が行なわれなくなると言う不都合が無い。

斯かる構成では設定温度（Ｔ、）付近で生ずる（Ｔ、）
の過渡現象であるオーバーシュート、アンダーシュート
が問題となる。即ちヒータで槽内ケ加熱して、人間の体
温を設定した細菌の、培養実験等に恒温槽が用いられる
場合、オーバーシュートが温度で２℃乃至３℃であって
も非常−大なる環境変化となる。また逆に冷却装置によ
って槽内を冷却し、設定温度（Ｔ、）を＋１℃等に制御
する恒温槽では、アンダーシュートで例えば２℃温度が
下っても槽内は氷結温度となる為に細菌等が死滅してし
まう危険性がある。

（ハ）発明の目的 本発明は比例制御を行なう温度制御装置に於いて簡単な
構造でオーバーシュート若しくはアンダーシュートを小
さくした温度制御装置を提供する事にある。

に）発明の構成 本発明は検出温度と設定温度との差に比例した出力を発
生すると共に所定の比例帯幅を有した比例回路と、この
比例回路の出力に基づいて温度調節手段を制御する制御
回路を有した温度制御装置を準備し、設定温度に叩１シ
て比例帯の正方向の幅と一方、向の幅が異なる様にして
、オーバーシュートかアンダーシュート何れかを減少せ
しめたものである。

（ホ）実施例 第１図に第７図同様ヒータ（至）を用いる比例制御の温
度制御装置を示し、第２図はその比例帯幅を示している
。尚、図中第７図、第８図及び第９図と同一符号を施し
た臀のは同−或いは同等の作用を奏するものとする。従
来の第７図と相違する点はコンパレータ（ト）の非反転
入力に電源（−Ｖ、、）　ｌｋ抵抗（２）に）にて分圧
した負の電圧を接続している点である。これによって第
２図に於ける比例帯は設定温度（Ｔ、）に対して負方向
に広く、正方向に狭くなる。例えば比例帯幅が１０℃で
あっても設定温度（Ｔ、）Ｋ対して一６℃乃至＋４℃の
比例帯とすることが出来る。この時（Ｔ、）−（Ｔ、）
　＝　ｏとなる点での発熱量は４０％となる。即ち（Ｔ
、）＜（Ｔ、）の状態から（Ｔ、）が（Ｔ、）に近づく
過程に於いて温度差が第８図と同じ時ヒータ０枠の発熱
量は比較的小さくなるのでオーバーシュートが低減され
る。更にこれは抵抗２個のみで達成されるので非常に簡
単である。

しかしこのままでは定常偏差を生ずる為に第９図と同様
に第１図に積分回路（７）を付加して第３図の如く成し
、これを補正する。

第４図は槽内なコンプレッサに）を含む周知の冷却装置
によって冷却する恒温槽の場合を示している。各素子の
設定値は異なるが第１図と図中同一符号のものは同一の
作用を奏するものとする。この場合、コンパレータ顛の
非反転入力端子に三角波発生回路（１０と比例回路（５
）の出力の和が入力され、反転入力端子に電源（＋Ｖ、
、）　を抵抗（ハ）（ホ）で分圧した値を入力する。

常温より低い温度を得ろ為の恒温槽で槽内をコンプレッ
サ（２）を含む周知の冷却装置を連続運転することによ
り冷却し、ヒータ（至）の発熱量を制御して目的の温度
な得るものでは０℃付近の温度で使用した時（例えば＋
２９Ｃ）アンダーシュートによって槽内が氷点下となり
、槽内の細菌等が凍結しない様アンダーシュートを小さ
くする必要がある。

第５図は比例帯幅の関係を示しており、これにより（Ｔ
、）　＞　（Ｔ、）の状態から（Ｔ、）が（Ｔ、）へ近
づく過程に於いて温度差が第８図と同じ時ヒータ０８の
発熱量は比較的大きくなるのでアンダーシュートが低減
される。第６図は同様に積分回路（７）を付加した回路
である。

（へ）発明の効果 本発明によれば比例制御にて温度調節手段を制御し温度
制御を行なうものに於いて、設定温度に対して比例帯の
正方向の幅と負方向の幅が異なる様にしたので、簡単な
構造でオーバーシュート若しくはアンダーシュートの何
れかを低減する事が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の温度制御装置な示す回路図、第２図は
第１図の比例帯を示す図、第３図は第１図に積分回路を
付加した回路図、第４図は本発明の他の実施例を示す回
路図、第５図は第４図の比例帯な示す図、第６図は第４
図に積分回路を付加した回路図、第７図は従来の温度制
御装置の回路図、第８図は第７図の比例帯を示す図、第
９図は第７図に積分回路を付加した回路図である。 （１）・・・温度検出回路、　（３）・・・温度設定回
路、（５）・・・比例回路、　α菊・・・パルス変調回
路、　αＱ・・・コンパレータ、　に）（ホ）・・・抵
抗。 出願人　三洋電機株式会社　外１名 代理人　弁理士　佐　野　靜　夫 第２図 Ｔｐ　−Ｔｓ（’Ｃ） 第５図 ＴＰ　−ＴＳ　（”（：） 第８図 Ｔｐ　−ＴＳ　（’Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、検出温度と設定温度との差に比例した出力を発生す
   ると共に所定の比例帯幅を有１−だ比例回路と、該比例
   回路の出力に基づいて温度調節手段を制御する制御回路
   を有しており、前記設定温度に対して比例帯の正方向の
   幅と負方向の幅が異なる様にした温度制御装置。