JPS61118819A - 恒温槽の温度制御方法 - 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 本発明は加熱用ヒータにて槽内空気を暖め、収納品を設
定温度に保つ恒温槽の温度制御方法に関する。

（ロ）　従来の技術 例えば、実公昭５８−５５４５０号公報には流れる電流
量に応じて発熱する電力トランジスタの発熱体と、流れ
る電流量に応じて冷却効果を発揮する熱電素子（ベルチ
ェ効果による。）の冷却体とを電源に対し並列に接続し
て槽内罠配設すると共に、槽内の測温素子からの検出信
号と設定温度信号とを比較して比較信号を出力する温度
検出部を備え、この温度検出部からの比較信号によって
前記発熱体の導通量を制御し、発熱体及び冷却体に流れ
る電流の分流割合を加減し、加熱冷却を行う恒温槽装置
が示されている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 上記従来の技術において、槽内温度が設定温度に達する
迄は、発熱体により槽内空気を暖める一方、冷却体にて
槽内空気を冷却し、発熱体の発熱が槽内空気の加熱の他
に、前記冷却体による冷却の吸収に無駄に使われるとい
う問題点が生じると共Ｋ、槽内温度が設定温度を越えた
ときには、発熱体の発熱を停止させ、冷却体による冷却
のみを行うため、この冷却及び恒温槽からの熱リークに
より槽内温度は急激に低下し、設定温度より槽内温度が
低下して収納品の品質低下及び変質を招くという欠点が
生じる。

に）問題点を解決するための手段 本発明は適所に配設された加熱用ヒータにて槽内空気を
暖める恒温槽において、槽内の空気温度が設定温度に達
する迄の間を立上り温度帯と過渡温度帯とに分け、前記
立上り温度帯には前記加熱ヒータへ通電すると共に、前
記過渡温度帯以上には、前記加熱用ヒータに通電、非通
電の周期を設定し、槽内空気温度が前記設定温度に達仏
たときＫおける周期の通電率人を下記の第１式（Ｉ）に
て算出し、。

（α：恒温槽からの熱リーク量の総量に基づいた定数α
〉１、Ｐ？：恒温槽壁面から槽外へ放射される熱量、Ｐ
Ｍ：加熱用ヒータの容量）又、槽内空気温度が過渡温度
帯に達したときにおける周期の通電率Ｂを、設定温度及
び槽内空気温度に基づき、下記の第２式（２）にて算出
し、Ｂ＝β（Ｔ、−Ｔ）＋Ａ［：％〕　・・・・・・・
・・・・・（２）（β：槽内空気温度の勾配を決める定
数、Ｔ、：設定温度、Ｔ：槽内空気温度、Ｂ≦００とき
はＢ＝０（％〕とする。） 前記通電率Ｂでもって過渡温度帯以降の周期毎の加熱用
ヒータの通電を制御してなる恒温槽の温度制御方法にて
上記問題点を解決するものである。

（ホ）作用 槽内空気の加熱時に立上り温度帯には加熱用ヒータに継
続して通電し、槽内空気の温度上昇を速やかに行い、過
渡温度帯には、恒温槽壁面から放射する熱量、加熱用ヒ
ータの容量、設定温度及び槽内空気温度等を用いて、前
記加熱用ヒータの通電、非通電の周期毎の通電率を算出
し、この通電率を槽内空気温度の上昇に伴い減少させ、
前記加熱用ヒータの発熱を少な（して槽内温度の上昇を
ゆるやかにし、設定温度帯に達してからは、槽内温度が
設定温度を越えたときには、前記恒温槽壁面から放射す
る熱量等を用いて前記周期における通電率を算出し、こ
の通電率を槽内空気温度が設定温度より高くなるに伴い
低下させ、前記加熱用ヒータの発熱を一層少なくする。

（ハ）実施例 以下、本発明の一実施例を第１図乃至第６図に基づいて
詳細に説明する。

第２図に示した（１）は例えばトランジスタモールドの
乾燥等に用いられる本発明にかかる恒温槽で、断熱箱体
（２）にて本体が構成され、槽内（３）は区画板（４）
にて貯蔵室（５）と通路（６）とに画成されている。そ
して、区画板（４）の相対向した側面には複数の吹出口
（７）と吸込口（８）とが形成され、通路（６）の吹出
口（力近傍にはサーミスタ等の温度センナ（９）が取り
付けられ、吸込口（８１に臨んで送風機（１Ｇのファン
（ＩＯＦ）が設けられている。又、温度センサ（９）と
ファン（ＩＯＦ）との間の通路（６）適所には裸のニク
ロム線ヒータ等からなる加熱用ヒータ（１１）が設けら
れている。

又、（１７Ｊは温度センサ（９）から温度信号を入力し
て前記加熱用ヒータ住υの制御信号を出力する例えばマ
イクロコンピュータ等の制御回路である。

第１図は第２図に示した恒温槽の温度制御装置を示し、
第１図と同符号のものは同様のものとする。

Ｑ３は加熱用ヒータ圓へ電力を供給する交流電源、■は
加熱用ヒータαＢの通電を制御する双方向性サイリスタ
（以下サイリスタという）で、このサイリスタのゲート
端子はインターフェース（以下工１０ボートという）α
つの信号出力端子に接続されている。又、叫は温度セン
サ（９）から入力した温度信号である微少電圧を増幅す
る増幅回路、（１ηは増幅回路ｔｔｅの出力をデジタル
信号に変換するＡ／Ｄ変換回路で、このＡ／Ｄ変換回路
はＩ１０ボート（１急に接続されている。さらに霞はＩ
１０ボーＨ５）と信号のやりとりを行うマイクロコンピ
ュータ部（以下マイコン部という）で、このマイコン部
はＣＰＵ（セントラルプロセッスイングユニット）α９
と、ＲＯＭ　（リードオンリーメモリ）（２Ｇと、ＲＡ
Ｍ（ランダムアクセスメモリ）（２υとから構成されて
いる。そしてＲＯＭ（２１）は予じめ演算式、加熱用ヒ
ータ（１１１の容量、恒温槽壁面から放射する熱量等を
記憶し、ＲＡＭ（２υは設定温度、槽内空気温度等を随
時記憶し、ＣＰＵ住９はＲＯＭ（２１及びＲＡＭＱυか
らの信号を入力して演算を行い、加熱用ヒータ１１１）
の通電率から通電時間を制御する信号を出力する。ここ
でＲＡＭ−に記憶されている演算式は下記の第１、第２
式（Ｉ）、（２）等で、夫々の式は、加熱用ヒータ（１
１）の容量Ｐ０、恒温槽（１）の壁面から放射する熱量
（以後放射熱量とい５）Ｐ？、及び恒温槽（１１からの
熱リーク量に基づいた定数α（α〉１）、を用い℃加熱
用ヒータ（１１）の通電、非通電の周期のにおける槽内
空気温度が設定温度に達したときの通電率算出に使用さ
れる基準通電率人を求める下記の第１式［Ｉ）、 第３図に示したよ５に設定温度（Ｔ、）に槽内空気温度
がなるまでを立上り温度帯（Ｔ１）と過渡温度帯（Ｔ、
）とに分けたとき、この過渡温度帯（Ｔ、）以上に槽内
空気温度がなったとき、前記基準通電率Ａ、設定温度Ｔ
１、槽内空気温度Ｔ及び槽内空気温度の上昇の勾配を決
める定数βを用いて周期（τ）における加熱用ヒータα
υの通電率Ｂ（Ｂ≦００ときはＢ＝Ｏ）算出のために使
用される下記の第２式（２）である。

Ｂ＝β（Ｔ、−Ｔ）＋ＡＣ％〕　・・・・・・・・・・
・・（２）以下、第１図乃至第６図に基づいて、恒温槽
（１）の温度制御について説明する。

恒温槽（１）の加熱を開始したとき、すなわち第３図の
立上り温度帯（１，）では、送風機（１Ｇはすでに運転
を行っており、マイコン部霞からの信号出力がＩ１０ボ
ート仏９を介してＨレベル即ち高レベル信号になりサイ
リスタ（１４のゲート端子へ与えられ、以後サイリスタ
αａはオンを継続して加熱用ヒータαＪはｇ続して通電
され発熱する。又、温度センナ（９）の検出した温度信
号は増幅回路回、Ａ／Ｄ変換回路（１７）、Ｉ１０ボー
Ｈ５を介してマイコン部（１８１へ継続して与えられて
いる。ここで、マイコン部α梯に記憶されている加熱用
ヒータ１１）の通電、非通電の周期（１毎に、極く短い
オフ時間が設定されるよう罠、マイコン部賭からＨレベ
ル信号を出力させても構わない。

以後、加熱用ヒータｔｔｎの発熱により槽内空気温度は
上昇し、時刻（２０Ａ）にて槽内空気温度が例えば、設
定温度の１６０℃より８．５℃低い１５１．５℃である
通電制御温度（Ｔ４）を越え、立上り温度帯（Ｔ、）か
ら過渡温度帯（Ｔ、）へ移ったことを、温度センサ（９
）からの温度信号によりマイコン部Ｑ印が検出すると、
マイコン部Ｕにて第１、第２式（Ｉｌ、（２）に基づい
て、周期（τ）における通電率を算出して周期（τ）に
おける通電時間は第４図のように次第に低下する。

ここで、恒温槽（１１の槽内空気温度が例えば設定温度
の１６０℃になったときの放射熱量Ｐ？を１．２日／ｈ
、加熱用ヒータ（Ｌｌｌの容量Ｐ、を９ｉｃｄ／ｈ、定
数αを１．１として第１式（Ｉ）に代入すると１．２ Ａ＝１．ｌＸ−Ｘ１００中１５（％） 従って、基準通電率Ａは略１５％になり、このときマイ
コン部α印からＩ１０ボート霞を介してサイリスタＩの
ゲート端子へ与えられる高レベル信号によりサイリスタ
Ｉは周期（τ）のうち１５％オンする。

又、槽内空気温度の上昇に伴い第２式（ＩＩ）から求め
られる通電率Ｂは次第に低下し、例えば１５６℃のとき
には、加熱用ヒータ（ＩＩ）の通電率Ｂは、第２式に基
礎通電率Ａ＝１５、定数β＝１０（１℃槽内空気温度が
上昇したとき通電率を１０％低下させて槽内空気温度の
上昇の勾配を低下させるために設定）、設定温度Ｔ、＝
１６０、槽内空気温度Ｔ＝１５６を代入し、 Ｂ＝１０Ｘ（１６０−１５６）＋１５ ＝５５（％） にたり、このとき、マイコン部（１８）からの出力によ
り上記と同様にサイリスタ■は周期（τ）のうち５５％
オンしてその間加熱用ヒータ（１１）へ通電される。

又、槽内空気温度がさらに上昇して１５８℃のときはさ
らに通電率Ｂは低下し、同様に第２式（２）％式％） になり、サイリスタＩは周期（τ）のうち３５％オンす
る。

又、槽内空気温度が時刻（２０Ｂ）にて１６０℃になっ
たときには、第２式（２）から通電率Ｂ＝１５％になる
。

さらに、槽内空気温度の上昇に伴い加熱用ヒータの通電
時間は第５図に示したように次第に低下し、例えば１６
１℃になると、そのときの通電率Ｂは第２式（５）から Ｂ＝１０（１６０−１６１）＋１５ ＝５（％） になる。

そして、槽内空気温度が１６１．５℃になったときには
、通電率Ｂは０％になり、加熱用ヒータ（１１）の通電
は停止する。

又、加熱用ヒータａυが通電を停止してからもこの加熱
用ヒータの蓄熱の放射により、例えば槽内空気温度が上
記の１６１．５℃を僅かに越えて、第２式（２）から求
められる通電率がマイナスになったときには、加熱用ヒ
ータａυは継続して通電されない。

以後、槽内空気温度が次第に低下したときには、第２式
（８）から求められる加熱用ヒータ（１υの通電率は次
第に上昇し、槽内空気温度の変化に対応して前記通電率
Ｂも変化し、槽内空気温度は略一定に保たれる。

従りて、加熱用ヒータ（ｔｌ）への通電開始時には通電
率を１００％にして、槽内空気温度を急速に上昇させる
ことができるのは勿論、前記空気温度が　　　　　１過
渡温度帯以上になってからは、槽内空気温度の上昇に伴
い第２式（２）から求められる通電率ＢＫ従って加熱用
ヒータ（Ｉυへの周期毎の通電率Ｂを次第に低下させる
ため、加熱用ヒータ（１１）の発熱も次第に低下して、
槽内空気温度の上昇は設定温度のに近づくに伴い次第に
ゆるやかになり、槽内空気温度が設定温度に４したとき
には、設定温度を越えることは殆んどな（、この結果第
３図に鎖線にて示したように槽内空気の加熱時に槽内空
気温度が設定温度（Ｔ３）に達した後、さらに上昇して
オーバーシュートが発生することは殆んどなくなり、槽
内空気温度を設定温度に速やかに安定させることができ
、さらに、槽内空気温度の変化に対しては、その時々の
加熱用ヒータ（１１）への通電率を第２式（２）より求
め、前記通電率は槽内空気温度の上昇に伴い僅かづつ低
下し、低下に伴い僅かづつ上昇させ、槽内空気温度が設
定温度から殆んど外れてないときには、前記通電率Ｂは
基準通電率Ａと殆んど等しいため、構内空気温度を略設
定温度に安定させて制御できると共に、電力が無駄に消
費されることはなく、収納品の品質向上を図ることがで
きると共に、運転コストの削減を図ることができろう 又、第６図に示したよ５に第１式（Ｉ）にて求められた
基礎通電率Ａを恒温槽＋１１が設置されている室内温度
等の外気温度の上昇に対して、低下させることにより、
外気温度の変化に対応して通電率Ｂを変化させ、その結
果、一層設定温度に近い安定した温度制御を行うことも
できる。

（ト）発明の効果 本発明は上記のような恒温槽の温度制御方法であるから
、加熱用ヒータへの通電開始時にて、槽内空気温度が過
渡温度帯以上になってからは、予じめ第１式（Ｉ）から
求められた槽内空気温度が設定温度に達したときにおけ
る基準通電率Ａに基づき、設定温度Ｔ１、槽内空気温度
Ｔを用いて第２式（［Ｉ）から通電率Ｂを算出するため
、恒温槽からの熱リークを考慮した周期毎の通電率Ｂを
算出することができ、又この通電率Ｂに従って加熱用ヒ
ータに通電し、前記第２式（６）により通電率Ｂは前記
槽内空気温度の上昇に伴い次第に減少し、この槽、内空
気温度の上昇は次第にゆるやかになり、前記槽内空気温
度が設定温度に達したとき、オーバーシエ−トは殆んど
発生せず、前記槽内空気温度を設定温度に速やかに安定
させることができ、又、前記槽内空気温度が設定温度と
殆んど等しいときには、前記通電率Ｂは基準通電率人と
殆んど等しいため、前記槽内空気温度な略設定温度に安
定させて制御でき、この結果収納品の品質向上を図るこ
とができ、又、加熱用ヒータに無駄に電力が消費される
ことはなく、この結果恒温槽の運転コストの削減を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の一実施例を示し、第１図は
恒温槽の概略温度制御回路図、第２図は恒温槽の概略縦
断面図、第３図は加熱用ヒータの通電開始時からの槽内
空気温度特性図、第４図及び第５図は過渡温度帯及び設
定温度を越えたときにおける加熱用ヒニタの通電状態を
示した通電推移図、第６図は外気温度が変化したときの
設定温度に対する基準通電率の特性図である。 （１１・・・恒温槽、　αＤ・・・加熱用ヒータ、　　
（Ｔ８）・・・立上り温度帯、　（Ｔ２）・・・過渡温
度帯、（Ｔ、）・・・設定温度、　［）、（２）・・・
第１、第２式。 出願人　三洋電機株式会社　外１名 代理人　弁理士　　佐　野　静　夫 ご

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、適所に配設された加熱用ヒータにて槽内空気を暖め
   る恒温槽において、槽内の空気温度が設定温度に達する
   迄の間を立上り温度帯と過渡温度帯とに分け、前記立上
   り温度帯には前記加熱ヒータへ通電すると共に、前記過
   渡温度帯以上には、前記加熱用ヒータに通電、非通電の
   周期を設定し、槽内空気温度が前記設定温度に達したと
   きにおける周期の通電率Ａを下記の第１式（Ｉ）にて算
   出し、Ａ＝α（Ｐ＿Ｔ）／（Ｐ＿Ｍ）×１００〔％〕…
   （ I ）（α：恒温槽からの熱リーク量の総量に基づい
   た定数α＞１、Ｐ＿Ｔ：恒温槽壁面から槽外へ放射され
   る熱量、Ｐ＿Ｍ：加熱用ヒータの容量） 又、槽内空気温度が過渡温度帯に達したときにおける周
   期の通電率Ｂを、設定温度及び槽内空気温度に基づき、
   下記の第２式（II）にて算出し、Ｂ＝β（Ｔ＿Ｓ−Ｔ）
   ＋Ａ〔％〕…（II） （β：槽内空気温度の勾配を決める定数、Ｔ＿Ｓ：設定
   温度、Ｔ：槽内空気温度、Ｂ≦０のときはＢ＝０〔％〕
   とする。） 前記通電率Ｂでもつて過渡温度帯以降の周期毎の加熱用
   ヒータの通電を制御してなる恒温槽の温度制御方法。