JPS61169917A - 汎用高精度電子恒温制御器 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は恒温制御器に関し、特に高精度電子制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

成る空間内部或いは物体の与えられた温度を保持するこ
との必要性は述べるまでもなく明白である。

一般に、温度変動範囲を狭くすると制御器は一層高価に
なる。

１９８３年にコンベリン（Ｋｏｍｐｅ　ｌ　１ｅｎ）に
対して発行された米国特許第４４０５０８０号には、機
械的ｒｓ濶手段からの電子温度制御が述べられている。

この装置は、温度検知用にバイメタルを用い、ディスク
部材を回転させて、順に組込みキャパシタ一部材に不平
衡を生じさせ、これを後に増幅して位相弁別田に通して
いる。

しかしながら、この方式の精度は本発明のそれよりも高
くなく、そのわけは、種々の理由のなかで、構成部品が
全て温度の影響を受けやすく、またバイメタル感知器は
本質的に不正確だからである。

前記米国特許のカラム１．第１パラグラフで発明者が指
摘しているように、サーミスタを用いた電子サーモスタ
ットが現在使われているが、使用部品に不安定性の問題
がある。

前記コンペリン特許は、この問題を、パイ、メタル感知
器という低い精度の部品を用いて設計の複雑化をしたキ
ャパシタ一部材でサーミスタを置換えるこ−とにより解
決しようとしている。

これに近い主題を述べている他の特許は、効率と経済性
の問題の解決にならない幾分複雑な特徴を多ｗＬ備えて
いる。

〔発明が解決すべき問題点〕

ここに、前記コンペリン特許で明らかにされた問題点は
、装置の感度を比較的一般の部品でしかも簡単な回路構
成で１℃の１０００分の１以内にすることのできる回路
を提供することで解決される。

従って本発明の課題はこの様な高精度回路の汎用電子恒
温制御語を得ることである。

〔問題点の解決手段〕

本発明によれば、前記課題を達成するために、測温抵抗
回路に接続された電圧安定化電源と静止形または電磁形
リレーに接続されたブリッジ弁別器とによって構成され
たことを特徴とする汎用°高精度電子恒温制御語が提供
される。

ひとつの実施態様において前記制御器はオン・オフスイ
ッチングの温度ヒステリシス制御を装備可能とされてお
り、また前記抵抗回路はホイートストンブリッジで、該
ホイートストンブリッジが温度によって変化する一つ以
上の抵抗器と、ブリッジアームのどこにでも位置できる
或いはブリッジ頂点としての可動接点を有する少なくと
も一つの設定用ポテンシ９メータとを有している。

また別の態様によれば、前記温度可変抵抗器はセット外
部の適当な暗所に設置されてセットと接続された温度ト
ランスジューサであり、例えば、同一の温度トランスジ
ューサでオン・オフ温度スイッチングを別々に設定する
ために対になったホイートストンブリッジを有する場合
、線対のホイートストンブリッジは一つの温度可変抵抗
器と対ブリッジの外部ブリッジアームに配置された二つ
の設定用ポテンシせメータとを含むものである。

さらに別の態様では、前記ブリッジ弁別器として電圧コ
ンパレータまたはオペレーシヲナルアンプが用いられて
いる。

前記ブリッジ弁別器は、温度トランスジューサの接続、
短絡または開路に対し、電圧制限ダイオードと、ホイー
トストンブリッジの抵抗値のＭ切な選定とによって保護
されていてもよい。

また、負荷への電力供給を制御するため前記弁別器の出
力によって作動される出力リレー（静止形または電磁形
）を有していてもよく、さらには超精密形（研究所レベ
ルタイプの電磁遮蔽付き）のものにおいて安定温度恒温
室内に配置されることによ〜外部温度変動に対して実質
的に不感とされたものも本発明の範躊である。

好ましい実施態様において本発明の基本的な技術上の特
徴は、以下の１〜８に要約される。

１、下記ａ）〜Ｃ）で構成された安定化電圧整流Ｗ： ａ）　回路電圧に合う入力用電圧のトランス。

ｂ）　二次電圧整流器。

Ｃ）　構成部分への給電用の高精度電圧安定型。

または任意の直流安定化電源からの給電。

２、下記ａ）〜Ｃ）で構成されたホイー！・ス１−ンブ
リッジ（或いは基台により対になったホイートストンブ
リッジを含む）： ａ）　制御対象の温度によって変化する一つ以上の抵抗
（トランスジューサ）。

使用トランスジューサは、設置場所の外部環境と制御温
度範囲により選ぶこと。

ｂ）　　一つ以上の調整用ポテンショメータ・Ｃ）　若
干の補足的な固定抵抗器。

３、電子的電圧コンパレータまたはオペレーシνナルア
ンプで構成されたホイートストンブリッジ弁別器。

４、上記３に挙げた弁別器によって作動される随意の状
態指示型付き出力制御リレー。

５、保護対策： ａ）全体保護用の入力ヒューズウ ｂ）電子部品保護用ヒユーズ。

Ｃ）温度トランスジューサ接続誤りに対する弁別器保護
用の電圧制限ダイオード。この保護はホイートストンブ
リ、フジの抵抗値上の正しい関係で効果的に得られる。

６、温度ヒステリシスおよび歪率は第一にトランスジュ
ーサの抵抗変化の傾きに、第二に同一トランスジューサ
の熱的慣性により定まる。

７、問題の装置の歪率は、上記のトランスジューサの熱
的慣性より通かに大きく、全装置の応答時間に実質上の
影響はない。

８、絶対温度モードでの作動には単一のトランスジュー
サで充分である。作動温度モード（相対温度）での作動
には二つのトランスジューサを用いる。

〔作用〕

本発明による電子恒温制ｍｕマは、測温抵抗回路が電圧
安定化電源から給電を受け、測温抵抗回路の出力をブリ
ッジ弁別器を介して出力リレーで検出するので、特別な
部品によらずとも簡単な回路構成で極めて高精度の温度
制御出力を得ることが可能である。

以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。

〔実施例〕

第１図は本発明の基本形の実施例を示し、例えば接地端
子付きまたは無しの電力供給用プラグ・ソケットを有す
る組立ボックス内に、直流電圧安定化電源回路１と、ホ
イートストンブリッジからなる測温抵抗回路２を構成す
る調整用ポテンショメータ４と、電圧制限ダイオ−１ｚ
５と、ブリッジ出力を検出するための弁別器６と、弁別
型出力で作動される出カリレーアとを組込み、外部に配
置されるふたつの測温抵抗器（トランスジューサ）３を
２個のソケットでブリッジの各アームに接続するように
なっている。ポテンショメータ４はブリッジのバランス
をｒｊｆＪ整してスイッチング温度を設定するためのも
のであり、ブリフジはこのポテンショメータ４と若干数
の固定抵抗器で一対の基準アームを、またふたつのトラ
ンスジューサ３、３で一対の比較アームを構成し′てい
る。電圧制限ダイオード５，５は例えばツェナーダイオ
ードであり、過大なブリッジ出力によって弁別器６が損
傷を受けるのを防止している。弁別器６はブリッジの微
少な平衡崩れを検出し、リレー７を作動させるに充分な
出力を生じる。すＬ・−７は半導体スイッチング素子を
用いた静的なもの、或いは電磁リレーの何れでもよい。

またリレー７に随意に表示−器を付設して状態表示を行
う′ようにしてもよい。さらにＷ４．繁なオン・オフス
イッチングを伴わない設備向きのものではヒステリシス
制御を付加してもよい。

この実施例では、給電電圧の変動に対して電圧安定化電
源回路１が大きな不感性を与え、またブリッジと弁別器
との組合せにより、温度変化（）−ランスジューサの出
力変化）に対して極めて大きい感度を得ることができ、
ヒステリシス制御無しの場合、通常で１００分の１℃の
精度を達成できる。ヒステリシス制御については、この
精度をオン・オフ温度制御操作に対して維持しながら、
例えば数℃の温度差範囲で容易に付加可能である。

この実施例の装置の応用分骨は家庭用および工業用の広
い分野にわたり、調整レベル以上の温度に対する制御＋
（例えば冷蔵庫制御、冷房および空調制御ｍ）、！Ｉ！
Ｊ整レベル以下の温度に対する制御（例えば任意タイプ
の加熱制御）、調整レベル以上の正の温度差に対する制
御（例えば厨房換気の自動起動・停止、−Ｓ的な高温ガ
ス・流体の排出用装置）、或いは調整レベル以上の負の
温度差に対する制御（例え゛ば暖房しに家屋と街路との
境部分の冬期の加温制御ないし夏財の冷却流体排出制御
）などに適用できる。

第２図はデユーブレックス形の例を示すもので、第１図
の基本形のハイブリッド形式となってｌ、）ろ。

第２図の例では、温度トランスジューサ３を一つと、オ
ン・オフ温度操作に対する独立した制御のためにツイン
のホイートストンブリッジを構成する測温抵抗回路２と
二つの弁別器６とを有する。

乙の第２図の装置は基本的には第１図のものと同様な特
性を持ち、付加的には二つのポテンショメータ４，４で
オン・オフ夫々の温度設定ができることと、ヒステリシ
ス制御の場合にヒステリシスの幅を大きく設定できるこ
とが特徴である。従ってこの実施例の応用としては、各
種温度レベルでの弁の開閉制御、或いは各種温度レベル
での排気装置の起動・停止制御などが挙げられる。

第３図は研究所レベルの超精密級の恒温ｗＪ卸器の例を
示すもので、外部条件に影響されてはならない１路の主
要部品は、電磁シールドされた恒温室８内に収納されて
いる。１ａは第２段目の高精度電圧安定型、６ａは第２
段目の弁別＠ｌ（オペアンプ）、９は抵抗である。回路
の入出力接続部には、゛雑音防止の為に図示しない電気
的フィルタが取り付けられる。電源電圧の安定化は２段
構成によって更に精密なレベルで行われ、ホイートスト
ンブリフジの出力信号は２段構成の高精度集積回路弁別
器６，６ａで弁別される。この場合、使用する抵抗器（
トランスジューサを除く）は精密級のものである乙とが
望ましいのは述べるまでもない０ この実施例では、基本的には第１図のものの改良、すな
わち温度変化に敏感な電子回路用の高精度の恒温制御を
、供給電圧の更に精密なレベル安定化と外部温度および
電磁的変化に対する不感性とにより達成し、原理的には
２５℃において１℃の１０００分の１より良い精度を得
ることができるものである。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明によれば、特殊な部品およ
び回路を使用することな（極めて高精度の汎用電子恒温
制御譬を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な実施例を示す回路図、第２図
は本発明の別の実施例を示す回路図、第３図は本発明の
更に別の実施例を示す回路図である。 １：電圧安定化電源回路、２：測温抵抗回路、３：測温
トランスジューサ、４：調整用ポテンショメータ、５：
電圧制限ダイオード、６：ブリツジ弁別器、７：出力リ
レー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、測温抵抗回路に接続された電圧安定化電源と静止形
   または電磁形リレーに接続されたブリッジ弁別器とによ
   って構成されたことを特徴とする汎用高精度電子恒温制
   御器。 ２、制御器がオン・オフスイッチングの温度ヒステリシ
   ス制御を装備可能とされていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の汎用高精度電子恒温制御器。 ３、前記抵抗回路がホイートストンブリッジで、該ホイ
   ートストンブリッジが温度によって変化する一つ以上の
   抵抗器と、ブリッジアームのどこにでも位置できる或い
   はブリッジ頂点としての可動接点を有する少なくとも一
   つの設定用ポテンショメータとを有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の汎用高精度電子恒温制
   御器。 ４、前記温度可変抵抗器が、セット外部の適当な箇所に
   設置されこれに接続された温度トランスジューサである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の汎用高
   精度電子恒温制御器。 ５、同一の温度トランスジューサでオン・オフ温度スイ
   ッチングを別々に設定するために対になったホイートス
   トンブリッジを有し、該対のホイートストンブリッジが
   一つの温度可変抵抗器と対ブリッジの外部ブリッジアー
   ムに配置された二つの設定用ポテンショメータとを含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の汎用高
   精度電子恒温制御器。 ６、前記ブリッジ弁別器として電圧コンパレータまたは
   オペレーショナルアンプを用いたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の汎用高精度電子恒温制御器。 ７、前記ブリッジ弁別器が、温度トランスジューサの接
   続、短絡または開路に対し、電圧制限ダイオードと、ホ
   イートストンブリッジの抵抗値の適切な選定とによって
   保護されていることを特徴とする特許請求の範囲第４項
   に記載の汎用高精度電子恒温制御器。 ８、負荷への電力供給を制御するため前記弁別器の出力
   によって作動される出力リレー（静止形または電磁形）
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の汎用高精度電子恒温制御器。 ９、超精密形（研究所レベルタイプの電磁遮蔽付き）の
   ものにおいて安定温度恒温室内に配置されることにより
   外部温度変動に対して実質的に不感とされていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の汎用高精度電
   子恒温制御器。