(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な回路構成で冷却／加熱双方からの効率的な温度制御が可能な温度制御回路を提供すること。【解決手段】三角波を生成する発振回路１０と、設定電圧を入力可能な設定回路２０と、発振回路から生成される三角波の発振電圧と設定回路から入力される設定電圧とを加算した値および前記加算した値から一定の電圧値を減算した値を出力可能な加減算回路３０と、温度センサでの計測値に基づく計測電圧を出力する計測回路４０と、前記加算した値および前記減算した値と前記計測電圧とを比較した結果に基づき熱変換素子を駆動させる回路へ冷却信号または加熱信号を出力する比較回路５０とを設けた、熱変換素子７２と温度センサ７３とを備えた温調手段の温度制御回路により、前記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱変換素子と温度センサとを備えた温調手段の温度制御回路であって、
発振電圧Ｖｏｓｃの三角波を生成する発振回路と、
設定電圧Ｖｓｅｔを入力可能な設定回路と、
前記発振電圧Ｖｏｓｃと前記設定電圧Ｖｓｅｔとを加算した値Ｖｃｏｍｐ１、および前記Ｖｃｏｍｐ１から一定の電圧値を減算した値Ｖｃｏｍｐ２を出力可能な加減算回路と、
前記温度センサでの計測値に基づく計測電圧Ｖｔｅｍｐを出力する計測回路と、
前記Ｖｃｏｍｐ１および前記Ｖｃｏｍｐ２と、前記計測電圧Ｖｔｅｍｐとを比較した結果に基づき、前記熱変換素子を駆動させる回路へ冷却信号または加熱信号を出力する比較回路と、
を備えた、前記温度制御回路。
【請求項２】
比較回路が、計測電圧Ｖｔｅｍｐの値がＶｃｏｍｐ１よりも高い場合は熱変換素子を駆動させる回路へ冷却信号を出力し、計測電圧Ｖｔｅｍｐの値がＶｃｏｍｐ２よりも低い場合は熱変換素子を駆動させる回路へ加熱信号を出力する回路である、請求項１に記載の温度制御回路。
【請求項３】
設定回路による設定電圧Ｖｓｅｔの入力が、デジタル値入力とアナログ値入力とで切り替え可能な、請求項１または２に記載の温度制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温度制御回路に関する。特に本発明は比例制御で温度制御可能な温度制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
分析装置を構成する各手段の温度制御は、各手段における温度制御対象物（アルミブロック、板金など）に熱変換素子（ヒーター、ペルチェ素子など）と温度センサ（白金測温抵抗体、サーミスタなど）を取り付け、前記分析装置に組み込まれたＣＰＵによりソフトウェア側で温度制御を実施する場合が多い。
【０００３】
しかしながら、前記分析装置に組み込まれたＣＰＵの負荷を必要以上に増やせない場合もあり、その場合はハードウェア側で温度制御を行なうこともある。ハードウェア側で行なう制御として、オン／オフ制御回路や、アナログ回路構成による制御回路（特許文献１）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０２５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ハードウェア側で行なう温度制御のうち、オン／オフ制御は温度変動幅が大きいため、分析装置など、温度の変動により結果に影響を受けやすい系には適用できない。またアナログ回路構成による比例（Ｐ）または比例−積分（ＰＩ）制御は回路の調節が難しく、さらに冷却／加熱の双方を行なう場合は切替回路も必要になるため回路構成も複雑になる。
【０００６】
そこで本発明の課題は、簡単な回路構成で冷却／加熱双方からの効率的な温度制御が可能な温度制御回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を鑑みてなされた本発明は、以下の態様を包含する。
【０００８】
すなわち本発明の第一の態様は、熱変換素子と温度センサとを備えた温調手段の温度制御回路であって、
発振電圧Ｖｏｓｃの三角波を生成する発振回路と、
設定電圧Ｖｓｅｔを入力可能な設定回路と、
前記発振電圧Ｖｏｓｃと前記設定電圧Ｖｓｅｔとを加算した値Ｖｃｏｍｐ１、および前記Ｖｃｏｍｐ１から一定の電圧値を減算した値Ｖｃｏｍｐ２を出力可能な加減算回路と、
前記温度センサでの計測値に基づく計測電圧Ｖｔｅｍｐを出力する計測回路と、
前記Ｖｃｏｍｐ１および前記Ｖｃｏｍｐ２と、前記計測電圧Ｖｔｅｍｐとを比較した結果に基づき、前記熱変換素子を駆動させる回路へ冷却信号または加熱信号を出力する比較回路と、
を備えた、前記温度制御回路である。
【０００９】
また本発明の第二の態様は、比較回路が、計測電圧Ｖｔｅｍｐの値がＶｃｏｍｐ１よりも高い場合は熱変換素子を駆動させる回路へ冷却信号を出力し、計測電圧Ｖｔｅｍｐの値がＶｃｏｍｐ２よりも低い場合は熱変換素子を駆動させる回路へ加熱信号を出力する回路である、前記第一の態様に記載の温度制御回路である。
【００１０】
また本発明の第三の態様は、設定回路による設定電圧Ｖｓｅｔの入力が、デジタル値入力とアナログ値入力とで切り替え可能な、前記第一または第二の態様に記載の温度制御回路である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、三角波を生成する発振回路と、設定電圧を入力可能な設定回路と、発振回路から生成される三角波の発振電圧と設定回路から入力される設定電圧とを加算した値および前記加算した値から一定の電圧値を減算した値を出力可能な加減算回路と、温度センサでの計測値に基づく計測電圧を出力する計測回路と、前記加算した値および前記減算した値と前記計測電圧とを比較した結果に基づき熱変換素子を駆動させる回路へ冷却信号または加熱信号を出力する比較回路とを設けた、熱変換素子と温度センサとを備えた温調手段の温度制御回路に係る発明である。
【００１２】
本発明により、簡単な回路構成でＣＰＵに負荷をかけない、ハードウェア側だけによるフィードバック温度制御が可能となる。そのため本発明の温度制御回路は、ＣＰＵが多くのアクチュエータを迅速に制御し、測定結果の複雑なデータ処理を実行しなければならない自動分析装置のような装置に対して特に好ましい回路といえる。さらに本発明の温度制御回路は、冷却／加熱双方からの制御ができるため、温調手段における温調範囲を広げることができ、かつ設定温度に速やかに到達させることができる。
【００１３】
また本発明の好ましい態様では、目標温度を定める設定電圧の入力が、上位入力系（ＣＰＵ）等によるデジタル値入力とトリマ抵抗等によるアナログ値入力とで切り替え可能なため、温度制御対象の装置環境に適した構成を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の温度制御回路の一例を説明したブロック図。
【図２】図１に示す温度制御回路のうち、発振回路、設定回路、加減算回路、計測回路および比較回路の回路図。
【図３】発振回路で生成する三角波の一例を示した図。
【図４】加減算回路で出力される加算値Ｖｃｏｍｐ１および減算値Ｖｃｏｍｐ２の一例を示した図。
【図５】比較回路による冷却信号Ｖｃｏｏｌ出力を示した図。
【図６】比較回路による加熱信号Ｖｈｅａｔ出力を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
【００１６】
本発明の温度制御回路の一例（ブロック図）を図１に示す。温調手段７０を温調する温度制御回路は、発振回路１０、温度設定回路２０、加減算回路３０、温度計測回路４０、比較回路５０、駆動回路６０から構成される。
【００１７】
発振回路（図２の１０）は、比例制御となるための基準となる発振器でコンパレータ側と積分器をリング接続し、コンパレータ側の可変抵抗ＶＲ１で振幅Ｖｍ、積分器側の可変抵抗ＶＲ２で周期Ｔを調整可能な三角波（対称また非対称）を生成し、当該三角波の振幅中心を０．５Ｖｍ［Ｖ］から（Ｖｃｃ（供給電圧）−０．５Ｖｍ）［Ｖ］までの任意の位置に設定し、基準電圧Ｖｏｓｃを出力する。当該三角波の振幅中心は、０．５Ｖｍ［Ｖ］から（Ｖｃｃ（供給電圧）−０．５Ｖｍ）［Ｖ］の範囲であれば特に限定されないが、電圧幅の余裕を考慮すると０．５Ｖｃｃ［Ｖ］前後が好ましい。図３は、三角波が非対称（ｔ１＝１５ｍｓ、ｔ２＝５ｍｓ）、かつ振幅中心を０．５Ｖｃｃ［Ｖ］としたときの図である。
【００１８】
設定回路（図２の２０）は、設定電圧（目標値）Ｖｓｅｔを、デジタル値またはアナログ値で入力することができ、入力の切り替えは切替スイッチで行なう。ソフトウェア側からデジタル値で入力する場合は上位入力系（ＣＰＵ）からＤ／Ａコンバーターで電圧変換することで設定電圧Ｖｓｅｔを入力し、ハードウェア側からアナログ値で入力する場合は基準電圧Ｖｒｅｆから可変抵抗ＶＲ３により設定電圧Ｖｓｅｔを入力する。
【００１９】
加減算回路（図２の３０）は、発振電圧Ｖｏｓｃと設定電圧Ｖｓｅｔとを加算した値Ｖｃｏｍｐ１、およびＶｃｏｍｐ１から一定の電圧値Ｖｂａｎｄを減算した値Ｖｃｏｍｐ２を出力する（図４）。
【００２０】
Ｖｃｏｍｐ１＝−Ｋ×Ｖｏｓｃ＋ｍ×Ｖｓｅｔ      （１）
Ｖｃｏｍｐ２＝Ｖｃｏｍｐ１−Ｖｂａｎｄ      （２）
なお前記式（１）において定数Ｋおよびｍは任意の値が設定でき、例えばＫ＝０．０１、ｍ＝２と設定することができる。また不感帯に相当するＶｂａｎｄの設定は、Ｖｃｏｍｐ２の最高値がＶｓｅｔを下回るよう設定すればよく、制御対象物（図１の場合は温調ブロック７１）の温度応答性から最適な値を設定すればよい。Ｖｂａｎｄを狭く設定すると目標値に早く達する半面、オーバーシュートを生じやすい。反対に、Ｖｂａｎｄを広く設定するとオーバーシュートは生じにくいが、目標値に達する時間が長くなる傾向がある。
【００２１】
計測回路（図２の４０）は、温調手段７０に備える温度センサ７３（サーミスタ）を抵抗ブリッジに接続し、さらに並列抵抗Ｒｐを接続してサーミスタの温度に対する直線性を補正することで、差動アンプの−極側へ接続するポイントでは、温度に対する電圧変化がほぼ直線的となる。またサーミスタ接続側と対になる側へ可変抵抗ＶＲ３を接続することで、温度計測における基準点が調整できる。差動アンプは、抵抗ブリッジ部のコモンモードノイズ削減のため、インスツルメンテーションタイプ（計装アンプ）の構成をとる。前述の抵抗ブリッジの基準点であるＶｂａｓｅを調整し、かつゲインの値により、差動アンプ部の出力である温度計測電圧Ｖｔｅｍｐを出力する。
【００２２】
比較回路（図２の５０）は、計測回路４０からの計測電圧Ｖｔｅｍｐと、加減算回路３０からの加算値Ｖｃｏｍｐ１および減算値Ｖｃｏｍｐ２とを比較した結果に基づき、温調手段７０に備える熱変換素子７２の駆動回路６０へ冷却信号Ｖｃｏｏｌまたは加熱信号Ｖｈｅａｔのパルス信号を出力する。図５は、ＶｔｅｍｐがＶｃｏｍｐ１よりも高い場合における、冷却信号Ｖｃｏｏｌ出力を示している。ＶｔｅｍｐがＶｃｏｍｐ１よりも高い場合はＶｃｏｏｌのパルス信号をＯＮにし、Ｖｃｏｍｐ１よりも低い場合はＶｃｏｏｌのパルス信号をＯＦＦにすることで温度制御を行なう。具体的には、ＶｔｅｍｐがＶｃｏｍｐ１の最高値よりも高い場合はデューティ比１００％で、Ｖｃｏｍｐ１の最高値から最低値の間にある場合はデューティ比１００％から０％までの比例制御で、Ｖｃｏｍｐ１の最低値よりも低い場合はデューティ比０％で、それぞれ制御を行なう。図６は、ＶｔｅｍｐがＶｃｏｍｐ２よりも低い場合における、加熱信号Ｖｈｅａｔ出力を示している。ＶｔｅｍｐがＶｃｏｍｐ２よりも低い場合はＶｈｅａｔのパルス信号をＯＮにし、Ｖｃｏｍｐ２よりも高い場合はＶｈｅａｔのパルス信号をＯＦＦにすることで温度制御を行なう。具体的には、ＶｔｅｍｐがＶｃｏｍｐ２の最低値よりも低い場合はデューティ比１００％で、Ｖｃｏｍｐ２の最低値から最高値の間にある場合はデューティ比１００％から０％までの比例制御で、Ｖｃｏｍｐ２の最高値よりも高い場合はデューティ比０％で、それぞれ制御を行なう。
【００２３】
駆動回路６０は、比較回路５０から入力される冷却信号Ｖｃｏｏｌまたは加熱信号Ｖｈｅａｔのパルス信号を受け取り、熱変換素子７２へのオン時間、電流方向を制御する。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明により、簡単な回路構成でＣＰＵに負荷をかけない、ハードウェア側だけによるフィードバック温度制御が可能となる。そのため本発明の温度制御回路は、ＣＰＵに多くの負荷がかかる自動分析装置のような装置に対して特に適している。
【符号の説明】
【００２５】
１０：発振回路
２０：設定回路
３０：加減算回路
４０：計測回路
５０：比較回路
６０：駆動回路
７０：温調手段
７１：温調ブロック
７２：熱変換素子
７３：温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015125615.tif 000007
【図６】
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