JPH0221005B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ペルチエ素子を利用した温度制御器
に係り、特に、空気恒温槽を周囲より高温に温度
制御するのに好適な放熱器の構成に関する。

ペルチエ素子は、一方から他方へ熱を強制的に
移動させる機能をもつた素子である。そして、熱
の移動方向は、素子に流す電流の方向で決まる。
例えば、第１図ａの矢印３のように電源２からペ
ルチエ素子１に電流を流せば、熱は矢印４のよう
に下から上へ、ｂのように電流を流せば、熱は上
から下へ流れる。したがつて、流す電流の向きに
より、加熱用としても冷却用としても利用でき
る。

このペルチエ素子を用いて温度制御した空気恒
温槽で、周囲温度より高温に制御する場合の従来
法を第２図に示す。動作は、まず、ペルチエ素子
１に熱が下から上へ流れるように電流を流す。こ
うすると、放熱器８の熱が放熱器７へ流れ、放熱
器７はどんどん加熱される。フアン５によつて空
気を放熱器７に当てながら循環させて、効率よく
恒温槽１０を温める。温度検出器９で設定温度に
達したことを検知すると、電源制御回路１２で電
源１１を制御し、ペルチエ素子１に流す電源の向
きを変えて素子を冷却用として用いる。こうして
恒温槽の温度が上がりすぎるのを防ぐ、以後、温
度検出器９で恒温槽内の温度を調べ、設定温度よ
り低ければペルチエ素子１を加熱用、高ければ冷
却用として用いて温度制御する。このときの温度
制御特性を第３図に示す。設定温度付近で振動す
るのは、放熱器の持つ余熱と、放熱器と温度検出
器の間を循環する空気の時間遅れのためである。
例えば、温度が上がりすぎるのは、温度測定点の
温度が設定温度に達して加熱するのをやめても、
放熱器の温度が設定温度より高くなつているので
その温度差に対応する熱量分だけ空気が引き続き
加熱されるからである。

ペルチエ素子を用いたこの方法では、熱容量の
大きな空気恒温槽を温度制御する上で、次のよう
な欠点がある。

加熱速度を上げるため、ワツト数の大きなペル
チエ素子を用いる場合、大電流（例えば、50Wの
動作能力を得るのに20〜30A）がとれる電源が必
要であり、電源自体での電力損失が大きくなる。

本発明の目的は、空気恒温槽を周囲温度より高
温に温度制御する場合において、加熱する際に設
定温度に達するまでに必要な時間を短くし、か
つ、設定温度付近での振動を小さくするような温
度制御機構を提供することにある。

本発明は、空気恒温槽内を周囲より高温に制御
する温度制御器において、上記恒温槽内に放熱器
および温度検出器を配置し、上記放熱器には交流
によつて作動されるヒータを埋め込み、上記放熱
器をペルチエ素子の冷却側に取付け、上記恒温槽
内が設定温度に達したときの上記温度検出器から
の信号に基づき上記ヒータによる上記放熱器の加
熱を停止し、同時に上記ペルチエ素子により上記
放熱器の与熱を取り去るように冷却することを特
徴とする。

周囲温度より高い設定温度にす早く到達させる
には、加熱用にワツト数の大きなヒータを用いれ
ばよい。しかし、ただヒータのワツト数を大きく
しただけでは、恒温槽が設定温度に達してヒータ
を切つた後の余熱が大きくなるため、その分恒温
槽が余計に加熱されて設定温度より高くなる。そ
こで、その余熱を取り去るために、ヒータの付い
た放熱器にペルチエ素子の冷却側を取り付けたも
のである。これにより、恒温槽をす早く加熱し、
かつ、設定温度到達後の加熱し過ぎが少なくな
り、設定温度付近での振動が小さくなる。

以下、本発明の一実施例を第４図と第５図によ
り説明する。第４図において、第２図に示した従
来技術と異なる点は空気恒温槽１０を設定温度に
す早く到達させるために、加熱用にワツト数の大
きな交流で作動されるヒータ１４を用いているこ
とである。放熱器７，８及びフアン５の役目は第
２図と同じである。温度検出器９で恒温槽内の温
度が設定温度に達したことを知ると、ヒータ１４
を切り、冷却用ペルチエ素子１で放熱器７の温度
を下げる。この冷却作用で、放熱器７の持つてい
る余熱で恒温槽がさらに加熱されるのを防ぐこと
ができる。

第５図は、本方式による恒温槽内の温度変化を
示すグラフである。第３図の従来方式による温度
変化と比較して、設定温度に到達するまでに必要
な時間が短くなり、かつ、ワツト数の大きなヒー
タを用いた割に、温度の上がりすぎが小さいこと
がわかる。

本実施例によれば、大きなワツト数の必要な加
熱素子に交流で作動されるヒータを用いているの
で、制御機能も含めて、電源の構成が簡単にな
る。また、大容量のヒータを放熱器に埋め込んで
いるので、設定温度に達するまでの時間が短かく
なり、かつ、設定温度に達すると同時に放熱器の
与熱を取り去るように冷却するので、大容量のヒ
ータを用いたことによる加熱しすぎを防止でき
る。また、同一放熱器にペルチエ素子が配置され
ているので、放熱器の加熱および与熱の除去が容
易になり、温度変動の振幅が小さくなる結果、温
度の制御精度が向上する。さらに、ペルチエ素子
の冷却能力分だけ設定温度を周囲より低くするこ
ともできる。

本発明によれば、空気恒温槽を周囲よりも高温
に制御する場合、加熱時には交流で作動されるヒ
ータによつて迅速に温度上昇させることができ、
また、上記ヒータが埋め込まれている放熱器にペ
ルチエ素子が配置されているので、放熱器の加熱
および与熱の除去が容易になり、恒温槽内の温度
を設定温度付近で精度良く制御できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ペルチエ素子の動作の説明図、第２
図は、ペルチエ素子のみによる空気恒温槽の構成
図、第３図は、第２図の方式による温度制御特性
を示すグラフ、第４図は、本発明の一実施例によ
る放熱器を使用した空気恒温槽の構成図、第５図
は、第４図の方式による温度制御特性を示すグラ
フである。 １…ペルチエ素子、７，８…放熱器、１４…ヒ
ータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 空気恒温槽内を周囲より高温に制御する温度
   制御器において、上記恒温槽内に放熱器および温
   度検出器を配置し、上記放熱器には交流によつて
   作動されるヒータを埋め込み、上記放熱器をペル
   チエ素子の冷却側に取付け、上記恒温槽内が設定
   温度に達したときの上記温度検出器からの信号に
   基づき上記ヒータによる上記放熱器の加熱を停止
   し、同時にペルチエ素子により上記放熱器の余熱
   を取り去るように冷却することを特徴とする温度
   制御器。