(57)【要約】【課題】制御対象における温度測定値を予め定められた温度設定値に一致させるように加熱用操作量と冷却用操作量とを出力することにより、周辺機器が簡易な構成で済むような温度調節計を提供する。【解決手段】制御対象における温度測定値を予め定められた温度設定値に一致させるように、加熱用操作量と冷却用操作量とをそれぞれの端子を介して出力する温度調節計において、加熱用操作量と冷却用操作量とを算出するとともに、加熱用操作量と冷却用操作量のいずれか一方の操作量を出力し他方の操作量の出力を禁止する加熱冷却制御手段を備える。更に、予め定められたパラメータに応じて加熱用操作量と冷却用操作量のいずれか一方の操作量を優先して出力し他方の操作量の出力を禁止する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象における温度測定値を予め定められた温度設定値に一致させるように、加熱用操作量と冷却用操作量とをそれぞれの端子を介して出力する温度調節計において、
前記加熱用操作量と冷却用操作量とを算出するとともに、前記加熱用操作量と冷却用操作量のいずれか一方の操作量を出力し他方の操作量の出力を禁止する加熱冷却制御手段を備えた温度調節計。
【請求項２】
前記加熱冷却制御手段は、予め定められたパラメータに応じて、加熱用操作量と冷却用操作量とをそれぞれの端子を介して同時に出力する、または、加熱用操作量と冷却用操作量のいずれか一方の操作量を出力し他方の操作量の出力を禁止することを特徴とする請求項１記載の温度調節計。
【請求項３】
前記加熱冷却制御手段は、予め定められたパラメータに応じて、加熱用操作量と冷却用操作量のいずれか一方の操作量を優先して出力し他方の操作量の出力を禁止することを特徴とする請求項１記載の温度調節計。
【請求項４】
前記加熱冷却制御手段は、予め定められたパラメータに応じて、加熱用操作量と冷却用操作量とをそれぞれの端子を介して同時に出力する、または、加熱用操作量と冷却用操作量のいずれか一方の操作量を出力し他方の操作量の出力を禁止するとともに、加熱用操作量と冷却用操作量のいずれか一方の操作量を優先して出力することを特徴とする請求項１記載の温度調節計。
【請求項５】
前記制御対象は、加熱用操作量と冷却用操作量のいずれか一方の操作量の電気信号が入力されるペルチェモジュールにより加熱制御または冷却制御されることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の温度調節計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、制御対象における温度測定値を予め定められた温度設定値に一致させるようにＰＩＤ演算等を行い、加熱用操作量と冷却用操作量とをそれぞれ出力する温度調節計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃焼炉などの制御対象の温度を制御するために、ペルチェモジュールが使用されることがある。図１０は、ペルチェモジュールの外観図である。このペルチェモジュール１は、Ｐ形半導体素子およびＮ形半導体素子が配列されたモジュール本体２と、一対のリード線３とを備えている。このリード線３を介してモジュール本体２に直流電流を流すことによって、モジュール本体２の素子の両表面が加熱または冷却するという現象が生じる。例えば、図１０に示す▲１▼の方向に直流電流を流した場合モジュール本体２の素子は加熱し、逆に▲２▼の方向に直流電流を流した場合モジュール本体２の素子は冷却するという現象が生じる。したがって、制御対象の温度は、ペルチェモジュールに供給される直流電流の大きさ、および直流電流が供給される方向（図１０に示す▲１▼の方向または▲２▼の方向）により制御されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１１は、制御対象の温度を制御するためにペルチェモジュールが使用された温度制御システムの構成図である。この温度制御システムは、温度調節計４と、加熱冷却信号発生器５と、制御対象６とを備えている。
【０００４】
温度調節計４は、設定値テーブル４−１と、加算器４−２と、ＰＩＤ制御手段４−３と、加熱冷却制御手段４−４と、加熱冷却用操作量テーブル４−５とを備えている。温度調節計４は、制御対象６の温度測定値ＰＶを設定値テーブル４−１に格納された温度設定値ＳＰに一致させるように、加熱用操作量Ｈ−ＭＶと冷却用操作量Ｃ−ＭＶとをそれぞれの出力端子を介して、加熱冷却信号発生器５に出力するようになっている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
具体的には、加算器４−２は、制御対象６の温度測定値ＰＶと設定値テーブル４−１に格納された温度設定値ＳＰとを入力し、加算および減算を施して偏差ＥＲ（＝ＰＶ−ＳＰ）を出力する。ＰＩＤ制御手段４−３は、加算器４−２により出力された偏差ＥＲに基づいて、予め設定された比例Ｐ、積分Ｉ及び微分Ｄのそれぞれの値により、偏差ＥＲがゼロ（０）になるように操作量ＭＶを演算して出力する。
【０００６】
加熱冷却制御手段４−４は、ＰＩＤ制御手段４−３により出力された操作量ＭＶに基づいて、加熱冷却用操作量テーブル４−５のデータを参照して、加熱用操作量Ｈ−ＭＶと冷却用操作量Ｃ−ＭＶとを特定し出力する。加熱冷却用操作量テーブル４−５は、操作量ＭＶに対する加熱用操作量Ｈ−ＭＶおよび冷却用操作量Ｃ−ＭＶの関係のデータを記憶している。また、操作量ＭＶに基づいて加熱用操作量Ｈ−ＭＶと冷却用操作量Ｃ−ＭＶとが一義的に特定されるようになっている。
【０００７】
加熱冷却信号発生器５は、切替判定手段５−１と、切替手段５−２と、加熱用信号発生手段５−３と、冷却用信号発生手段５−４とを備えている。加熱冷却信号発生器５は、温度調節計４により出力された加熱用操作量Ｈ−ＭＶおよび冷却用操作量Ｃ−ＭＶに基づいて、どちらの操作量を制御対象６のペルチェモジュール１に出力するかの判定を行っていずれか一方の操作量を選定し、その操作量に応じた直流電流信号を出力するようになっている。
【０００８】
具体的には、切替判定手段５−１は、温度調節計４により出力された加熱用操作量Ｈ−ＭＶおよび冷却用操作量Ｃ−ＭＶを入力し、予め設定された条件に応じていずれか一方の操作量を出力するかの判定を行い、加熱用操作量Ｈ−ＭＶまたは冷却用操作量Ｃ−ＭＶのいずれかの選択信号を出力する。例えば、切替判定手段５−１の条件が、加熱用操作量Ｈ−ＭＶが０％より大きいときは加熱用操作量Ｈ−ＭＶを選択し、加熱用操作量Ｈ−ＭＶが０％または０％よりも小さいときは冷却用操作量を選択するとした場合とする。温度調節計４により出力された加熱用操作量Ｈ−ＭＶ＝８０％、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ＝１０％の場合、この切替判定手段５−１は、加熱用操作量Ｈ−ＭＶの選択信号を出力する。一方、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ＝０％、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ＝７０％の場合、この切替判定手段５−１は、冷却用操作量Ｈ−ＭＶの選択信号を出力する。
【０００９】
切替手段５−２は、温度調節計４により出力された加熱用操作量Ｈ−ＭＶおよび冷却用操作量Ｃ−ＭＶと、切替判定手段５−１により判定された選択信号とを入力し、加熱用操作量Ｈ−ＭＶと冷却用操作量Ｃ−ＭＶのいずれか一方の操作量を有効にして出力し、他方の操作量の出力を禁止する。例えば、切替判定手段５−１により判定された選択信号が加熱用操作量Ｈ−ＭＶの場合は、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ側のスイッチが導通し、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ側のスイッチは非導通となる。この場合、切替手段５−２に入力された加熱用操作量Ｈ−ＭＶはそのまま加熱用信号発生手段５−３に出力される。一方、切替判定手段５−１により判定された選択信号が冷却用操作量Ｃ−ＭＶの場合は、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ側のスイッチが導通し、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ側のスイッチは非導通となる。この場合、切替手段５−２に入力された冷却用操作量Ｃ−ＭＶはそのまま冷却用信号発生手段５−４に出力される。
【００１０】
加熱用信号発生手段５−３は、切替手段５−２により出力された加熱用操作量Ｈ−ＭＶに応じた直流電流信号に変換し、制御対象６のペルチェモジュール１に対して直流電流信号を出力する。また、冷却用信号発生手段５−４は、切替手段５−２により出力された冷却用操作量Ｃ−ＭＶに応じた直流電流信号に変換し、制御対象６のペルチェモジュール１に対して直流電流信号を出力する。
【００１１】
制御対象６は、ペルチェモジュール１と温度センサ６−１とを備えている。ペルチェモジュール１は、図１０に示したように、このペルチェモジュール１に供給される直流電流の大きさ、および直流電流が供給される方向（図１０に示す▲１▼の方向または▲２▼の方向）により、加熱または冷却される。具体的には、加熱冷却信号発生器５の加熱用信号発生手段５−３により出力された加熱用操作量Ｈ−ＭＶの直流電流信号は、図１０に示した▲１▼の方向の電流であり、制御対象６は加熱制御される。一方、加熱冷却信号発生器５の冷却用信号発生手段５−４により出力された冷却用操作量Ｃ−ＭＶの直流電流信号は、図１０に示した▲２▼の方向の電流であり、制御対象６は冷却制御される。
【００１２】
温度センサ６−１は、制御対象６の温度測定値ＰＶを計測するために設けられたセンサであり、温度測定値ＰＶを温度調節計４に出力する。
【００１３】
以上のように、図１１に示した温度制御システムは、制御対象６に設けられた温度センサ６−１により計測された温度測定値ＰＶを、温度調節計４に予め定められた温度設定値に一致させるように、加熱用操作量Ｈ−ＭＶの直流電流信号または冷却用操作量Ｃ−ＭＶの直流電流信号のいずれか一方の信号を制御対象６に設けられたペルチェモジュール１に供給するシステムである。この場合、仮に、加熱用操作量Ｈ−ＭＶの直流電流信号と冷却用操作量Ｃ−ＭＶの直流電流信号とを同時に制御対象６に設けられたペルチェモジュール１に供給すると、ペルチェモジュール１、加熱用信号発生手段５−３または冷却用信号発生手段５−４が破損する可能性がある。このため、加熱冷却信号発生器５においてこれらの信号のいずれかを出力するようになっている。
【００１４】
【特許文献１】
特許第３２５２９０２号公報
【特許文献２】
特開平５−２８９７０４号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の温度制御システムは、温度調節計が加熱用操作量Ｈ−ＭＶと冷却用操作量Ｃ−ＭＶの信号を同時に出力し、加熱冷却信号発生器５がこれらの操作量のいずれか一方を選択してペルチェモジュール１に出力していた。このため、加熱冷却信号発生器５のような温度調節計の周辺機器に、操作量を選択するための条件の設定や切替回路等が必要となり、周辺機器としてコストがかかり、周辺機器の構成が複雑になるという問題があった。
【００１６】
本願発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は制御対象における温度測定値を予め定められた温度設定値に一致させるように加熱用操作量と冷却用操作量とを出力することにより、周辺機器が簡易な構成で済むような温度調節計を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る温度調節計は、制御対象における温度測定値を予め定められた温度設定値に一致させるように、加熱用操作量と冷却用操作量とをそれぞれの端子を介して出力する温度調節計において、加熱用操作量と冷却用操作量とを算出するとともに、加熱用操作量と冷却用操作量のいずれか一方の操作量を出力し他方の操作量の出力を禁止する加熱冷却制御手段を備えたものである。
【００１８】
このような構成により、加熱用操作量の出力端子と冷却用操作量の出力端子とを備えているものの、いずれか一方の操作量が出力端子を介して出力され他方の操作量は出力されない。尚、操作量の出力を禁止するとは、操作量を算出したにもかかわらず強制的に操作量をゼロ（０）にすることだけでなく、電気信号の出力をゼロ（０）にすること、すなわち、電流出力の場合は０ｍＡ、電圧出力の場合は０Ｖにすることも含む。例えば、４−２０ｍＡの連続出力タイプの場合は操作量を算出したにもかかわらず強制的に操作量をゼロ（０）にすること、すなわち、操作量０％に相当する４ｍＡを出力すること、または、電流出力を行わないこと、すなわち、０ｍＡを出力することをいう。また、リレー接点を設けてその接点をＯＦＦにし、外部と完全に絶縁することも含む。一方、時間比例出力タイプの場合は操作量の出力がＯＮであるにもかかわらず、強制的にＯＦＦにして出力することをいう。
【００１９】
この発明に係る温度調節計は、加熱冷却制御手段を、予め定められたパラメータに応じて加熱用操作量と冷却用操作量とをそれぞれの端子を介して同時に出力する、または、加熱用操作量と冷却用操作量のいずれか一方の操作量を出力し他方の操作量の出力を禁止するように構成したもので、パラメータにより、加熱用操作量の出力端子と冷却操作量の出力端子を介して操作量が同時に出力されるか、または、いずれか一方の操作量が出力端子を介して出力されるかが選択される。
【００２０】
この発明に係る温度調節計は、加熱冷却制御手段を、予め定められたパラメータに応じて加熱用操作量と冷却用操作量のいずれか一方の操作量を優先して出力し他方の操作量の出力を禁止するように構成したもので、パラメータにより、加熱用操作量の出力端子と冷却用操作量の出力端子のいずれか一方の操作量が出力端子を介して出力される際に、優先して出力される操作量が選択される。
【００２１】
この発明に係る温度調節計は、加熱冷却制御手段を、予め定められたパラメータに応じて、加熱用操作量と冷却用操作量とをそれぞれの端子を介して同時に出力する、または、加熱用操作量と冷却用操作量のいずれか一方の操作量を出力し他方の操作量の出力を禁止するとともに、加熱用操作量と冷却用操作量のいずれか一方の操作量を優先して出力するように構成したものである。
【００２２】
このような構成により、温度調節計では、パラメータにより、加熱用操作量の出力端子と冷却操作量の出力端子を介して操作量が同時に出力されるか、または、いずれか一方の操作量が出力端子を介して出力されるかが選択される。また、パラメータにより、加熱用操作量の出力端子と冷却用操作量の出力端子のいずれか一方の操作量が出力端子を介して出力される際に、優先して出力される操作量が選択される。
【００２３】
この発明に係る温度調節計は、制御対象を、加熱用操作量と冷却用操作量のいずれか一方の操作量の電気信号が入力されるペルチェモジュールにより加熱制御または冷却制御されるように構成されたものである。
【００２４】
このような構成により、加熱用操作量の出力端子と冷却用操作量の出力端子とを備えているものの、いずれか一方の操作量が出力端子を介して出力され他方の操作量は出力されない。また、この温度調節計は、パラメータにより、加熱用操作量の出力端子と冷却操作量の出力端子を介して操作量が同時に出力されるか、または、いずれか一方の操作量が出力端子を介して出力されるかが選択される。また、この温度調節計は、パラメータにより、加熱用操作量の出力端子と冷却用操作量の出力端子のいずれか一方の操作量が出力端子を介して出力される際に、優先して出力される操作量が選択される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る温度調節計を含む温度制御システムを示す構成図である。この温度制御システムは、温度調節計４と、加熱冷却信号発生器５と、制御対象６とを備えている。尚、この温度制御システムを示す構成図においては、図１１に示した従来の温度制御システムの構成と同じものについては同じ番号を付してある。
【００２６】
温度調節計４は、設定値テーブル４−１と、加算器４−２と、ＰＩＤ制御手段４−３と、加熱冷却制御手段４−４と、加熱冷却用操作量テーブル４−５と、パラメータテーブル４−６とを備えている。温度調節計４は、制御対象６の温度測定値ＰＶを設定値テーブル４−１に格納された温度設定値ＳＰに一致させるように、加熱用操作量Ｈ−ＭＶと冷却用操作量Ｃ−ＭＶのいずれか一方の操作量を出力端子を介して、加熱冷却信号発生器５に出力するようになっている。したがって、一方の端子からの操作量は出力され、他方の端子からの操作量の出力は禁止される。また、加熱冷却制御手段４−４の処理によっては、両方の端子から操作量の出力がされない場合もあり得る。
【００２７】
具体的には、加算器４−２は、制御対象６の温度測定値ＰＶと設定値テーブル４−１に格納された温度設定値ＳＰとを入力し、加算および減算を施して偏差ＥＲ（＝ＰＶ−ＳＰ）を出力する。ＰＩＤ制御手段４−３は、加算器４−２により出力された偏差ＥＲに基づいて、予め設定された比例Ｐ、積分Ｉ及び微分Ｄのそれぞれの値により、偏差ＥＲがゼロ（０）になるように操作量ＭＶを演算して出力する。
【００２８】
加熱冷却制御手段４−４は、加熱冷却操作量変換手段４−７と加熱冷却操作量算出手段４−８とを備えている。加熱冷却操作量変換手段４−７は、ＰＩＤ制御手段４−３により出力された操作量ＭＶに基づいて、加熱冷却用操作量テーブル４−５のデータを参照して、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲１▼と冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲１▼とを特定し出力する。
【００２９】
加熱冷却用操作量テーブル４−５は、図２に示すように、操作量ＭＶに対する加熱用操作量Ｈ−ＭＶおよび冷却用操作量Ｃ−ＭＶの関係のデータを記憶している。図２は、図１に示した温度調節計における加熱冷却用操作量テーブル４−５を説明する操作量ＭＶと加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲１▼および冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲１▼との関係を示す特性図である。加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲１▼と冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲１▼は、操作量ＭＶに基づいて一義的に特定されるようになっている。例えば、加熱冷却操作量変換手段４−７は、操作量ＭＶ＝７３％のとき、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲１▼＝５５％と冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲１▼＝８％を特定し、これらを出力する。
【００３０】
加熱冷却操作量算出手段４−８は、加熱冷却操作量変換手段４−７により出力された加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲１▼と冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲１▼とを入力し、パラメータテーブル４−６のデータを参照して、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼と冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼とを特定し出力する。
【００３１】
パラメータテーブル４−６は、図３に示すように、ペルチェ出力動作、出力種類および優先出力のデータを記憶している。図３は、図１に示した温度調節計におけるパラメータテーブル４−６についての説明図である。ペルチェ出力動作のデータが０の場合はペルチェ出力動作を使用しない、１の場合はペルチェ出力動作を使用することを示している。また、出力種類のデータが０の場合は連続出力タイプ、１の場合は時間比例出力タイプであることを示している。また、優先出力のデータが０の場合は加熱用操作量が優先して出力され、１の場合は冷却用操作量が優先して出力されることを示している。
【００３２】
加熱冷却操作量算出手段４−８は、パラメータテーブル４−６から上記のデータを読み出し、そのデータに応じた処理を行う。この具体的な処理については、後述する。
【００３３】
加熱冷却信号発生器５は、加熱用信号発生手段５−３と、冷却用信号発生手段５−４とを備えている。加熱冷却信号発生器５は、温度調節計４により出力された加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼と冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼に基づいて、いずれか一方の操作量に応じた直流電流信号を出力するようになっている。
【００３４】
具体的には、温度調節計４は、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼と冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼のいずれか一方の操作量を出力するか、または、両方の操作量をともに出力しないかのいずれかである。したがって、加熱冷却信号発生器５が加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼の操作量のみを入力した場合は、加熱用信号発生手段５−３がその操作量に応じた直流電流信号を出力する。一方、加熱冷却信号発生器５が冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼の操作量のみを入力した場合は、冷却用信号発生手段５−４がその操作量に応じた直流電流信号を出力する。
【００３５】
制御対象６は、ペルチェモジュール１と温度センサ６−１とを備えている。ペルチェモジュール１は、図１０に示したように、このペルチェモジュール１に供給される直流電流の大きさ、および直流電流が供給される方向（図１０に示す▲１▼の方向または▲２▼の方向）により、加熱または冷却される。具体的には、加熱冷却信号発生器５の加熱用信号発生手段５−３により出力された加熱用操作量Ｈ−ＭＶの直流電流信号は、図１に示した▲１▼の方向の電流であり、制御対象６は加熱制御される。一方、加熱冷却信号発生器５の冷却用信号発生手段５−４により出力された冷却用操作量Ｃ−ＭＶの直流電流信号は、図１０に示した▲２▼の方向の電流であり、制御対象６は冷却制御される。
【００３６】
温度センサ６−１は、制御対象６の温度測定値ＰＶを計測するために設けられたセンサであり、温度測定値ＰＶを温度調節計４に出力する。
【００３７】
次に、温度調節計４において、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲１▼と冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲１▼のいずれか一方の操作量を出力し他方の操作量の出力を禁止する動作について、図４から図８を用いて説明する。これは、図１に示した温度調節計４における加熱冷却制御手段４−４の加熱冷却操作量算出手段４−８の動作の説明である。
【００３８】
図４は、図１に示した温度調節計４における加熱冷却操作量算出手段４−８の処理１を説明するフローチャートである。加熱冷却操作量算出手段４−８は、パラメータテーブル４−６からペルチェ出力動作のデータを読み出し、ペルチェ出力動作を使用しない（０：使用しない）か使用する（１：使用する）かを判断する（Ｓ１）。ペルチェ出力動作を使用しないと判断したときは、パラメータテーブル４−６から出力種類のデータを読み出し、連続出力タイプ（０：連続出力）か時間比例出力タイプ（１：時間比例出力）かを判断する（Ｓ２）。
【００３９】
出力種類を連続出力タイプと判断したときは、加熱冷却操作量算出手段４−８は、図７（１）に示すように、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲１▼をそのまま加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼として、また、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲１▼をそのまま冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼として出力する（Ｓ３）。この図７（１）の特性図は、図２に示した特性図と同様である。
【００４０】
これに対し、出力種類を時間比例出力タイプと判断したときは、加熱冷却操作量算出手段４−８は、図８（１）に示すように、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲１▼をＯＮ信号またはＯＦＦ信号からなる時間比例出力信号である加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼に変換し、また、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲１▼をＯＮ信号またはＯＦＦ信号からなる時間比例出力信号である冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼に変換して出力する（Ｓ４）。図８は、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲１▼＝６０％、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲１▼＝５０％の場合の加熱冷却操作量のタイムチャートを示している。図８（１）に示すように、所定のサイクルタイムにおいて、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼は６０％の時間分ＯＮであり、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼は５０％の時間分ＯＮであり、両信号は同時にＯＮとなるタイミングを有することになる。
【００４１】
一方、加熱冷却操作量算出手段４−８は、ペルチェ出力動作を使用すると判断したときは、パラメータテーブル４−６から出力種類のデータを読み出し、連続出力タイプ（０：連続出力）か時間比例出力タイプ（１：時間比例出力）かを判断する（Ｓ５）。出力種類を連続出力タイプと判断したときは、図５に示す加熱冷却操作量算出手段４−８の処理２に移行する。出力種類を時間比例出力タイプと判断したときは、図６に示す加熱冷却操作量算出手段４−８の処理３に移行する。
【００４２】
図５は、図１に示した温度調節計４における加熱冷却操作量算出手段４−８の処理２を説明するフローチャートである。加熱冷却操作量算出手段４−８は、ペルチェ出力動作を使用する、および、出力種類を連続出力タイプと判断したときは、パラメータテーブル４−６から優先出力のデータを読み出し、優先出力が加熱（０：加熱）であるか冷却（１：冷却）であるかを判断する（Ｓ６）。
【００４３】
加熱冷却操作量算出手段４−８は、優先出力が加熱であると判断したときは、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲１▼が０％であるか否かを判断する（Ｓ７）。そして、加熱冷却操作量算出手段４−８は、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲１▼＞０であると判断したときは、図７（２）に示すように、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲１▼をそのまま加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼として、また、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼＝０％として出力する（Ｓ８）。尚、加熱冷却操作量算出手段４−８は冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼＝０％として出力するようにしたが、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼を出力しないようにしてもよい。例えば、４−２０ｍＡの電流出力タイプの場合は０ｍＡとし、電流信号を出力しないようにしてもよい。また、０−５Ｖの電圧出力タイプの場合は０Ｖとし、電圧信号を出力しないようにしてもよい。また、リレー接点を設けてその接点をＯＦＦにし、外部の周辺機器と完全に絶縁するようにしてもよい。
【００４４】
これに対し、加熱冷却操作量算出手段４−８は、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲１▼≦０であると判断したときは、図７（２）に示すように、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲１▼をそのまま加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼として、また、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲１▼をそのまま冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼として出力する（Ｓ９）。この場合、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼＝０％として出力する。尚、加熱冷却操作量算出手段４−８は加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼＝０％として出力するようにしたが、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼を出力しないようにしてもよい。例えば、４−２０ｍＡの電流出力タイプの場合、または０−５Ｖの電圧出力タイプの場合は、それぞれ０ｍＡ、０Ｖとし、電気信号を出力しないようにしてもよいのは上記と同様である。また、リレー接点を設けてその接点をＯＦＦにするのも上記と同様である。
【００４５】
一方、加熱冷却操作量算出手段４−８は、優先出力が冷却であると判断したときは、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲１▼が０％であるか否かを判断する（Ｓ１０）。そして、加熱冷却操作量算出手段４−８は、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲１▼＞０であると判断したときは、図７（３）に示すように、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲１▼をそのまま冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼として、また、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼＝０％として出力する（Ｓ１１）。尚、加熱冷却操作量算出手段４−８は加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼＝０％として出力するようにしたが、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼を出力しないようにしてもよい。例えば、４−２０ｍＡの電流出力タイプの場合は０ｍＡとし、電流信号を出力しないようにしてもよい。また、０−５Ｖの電圧出力タイプの場合は０Ｖとし、電圧信号を出力しないようにしてもよい。また、リレー接点を設けてその接点をＯＦＦにし、外部の周辺機器と完全に絶縁するようにしてもよい。
【００４６】
これに対し、加熱冷却操作量算出手段４−８は、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲１▼≦０であると判断したときは、図７（３）に示すように、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲１▼をそのまま冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼として、また、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲１▼をそのまま加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼として出力する（Ｓ１２）。この場合、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼＝０％として出力する。尚、加熱冷却操作量算出手段４−８は冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼＝０％として出力するようにしたが、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼を出力しないようにしてもよい。例えば、４−２０ｍＡの電流出力タイプの場合、または０−５Ｖの電圧出力タイプの場合は、それぞれ０ｍＡ、０Ｖとし、電気信号を出力しないようにしてもよいのは上記と同様である。また、リレー接点を設けてその接点をＯＦＦにするようにしてもよいのも上記と同様である。
【００４７】
図６は、図１に示した温度調節計４における加熱冷却操作量算出手段４−８の処理３を説明するフローチャートである。加熱冷却操作量算出手段４−８は、ペルチェ出力動作を使用する、および、出力種類を時間比例出力タイプと判断したときは、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲１▼をＯＮ信号またはＯＦＦ信号からなる時間比例出力信号である加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼に変換し、また、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲１▼をＯＮ信号またはＯＦＦ信号からなる時間比例出力信号である冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼に変換する。（Ｓ１３）。ここでは、一旦、時間比例出力信号に変換するのみであり、実際の出力は行わない。加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼および冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼は、図８の（１）に示したような形態となる。
【００４８】
加熱冷却操作量算出手段４−８は、パラメータテーブル４−６から優先出力のデータを読み出し、優先出力が加熱（０：加熱）であるか冷却（１：冷却）であるかを判断する（Ｓ１４）。加熱冷却操作量算出手段４−８は、優先出力が加熱であると判断したときは、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼がＯＮかＯＦＦかを判断する（Ｓ１５）。そして、加熱冷却操作量算出手段４−８は、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼がＯＮのときは、図８（２）に示すように、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼をＯＮとして出力し、また、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼を強制的にＯＦＦとして出力する（Ｓ１６）。
【００４９】
これに対し、加熱冷却操作量算出手段４−８は、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼がＯＦＦのときは、図８（２）に示すように、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼をＯＦＦとして出力し、また、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼をＯＮまたはＯＦＦとして出力する（Ｓ１７）。このように、優先出力が加熱のときは、サイクルタイムにおいて、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼を優先的に出力し、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼がＯＦＦになった後に冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼を出力する。この場合、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼のＯＮ時間はサイクルタイムの６０％であるため、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼のＯＮ時間は、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲１▼＝５０％に相当するサイクルタイムの５０％を確保することができず、残りのサイクルタイムである４０％を確保できるにすぎない。
【００５０】
加熱冷却操作量算出手段４−８は、優先出力が冷却であると判断したときは、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼がＯＮかＯＦＦかを判断する（Ｓ１８）。そして、加熱冷却操作量算出手段４−８は、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼がＯＮのときは、図８（３）に示すように、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼をＯＮとして出力し、また、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼を強制的にＯＦＦとして出力する（Ｓ１９）。
【００５１】
これに対し、加熱冷却操作量算出手段４−８は、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼がＯＦＦのときは、図８（３）に示すように、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼をＯＦＦとして出力し、また、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼をＯＮまたはＯＦＦとして出力する（Ｓ２０）。このように、優先出力が冷却のときは、サイクルタイムにおいて、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼を優先的に出力し、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼がＯＦＦになった後に加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼を出力する。この場合、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼のＯＮ時間はサイクルタイムの５０％であるため、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼のＯＮ時間は、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲１▼＝６０％に相当するサイクルタイムの６０％を確保することができず、残りのサイクルタイムである５０％を確保できるにすぎない。
【００５２】
次に、時間比例出力タイプの温度調節計４において、加熱用操作量と冷却用操作量のいずれか一方の操作量を出力し他方の操作量の出力を禁止する動作について、図９を用いてさらに詳細に説明する。図９は、図１に示した温度制御システムにおいて時間比例出力タイプの場合の構成図である。この温度制御システムは、図１に示した構成図と同等であり、同じ番号を付してある。
【００５３】
この温度制御システムは、温度調節計４における加熱冷却制御手段４−４の加熱冷却操作量算出手段４−８に設けられた時間比例出力用の加熱用リレー４−９と冷却用リレー４−１０を備えている。加熱用リレー４−９の第１の端子は、加熱冷却信号発生器５の加熱用信号発生手段５−３の＋端子に接続され、加熱用信号発生手段５−３の−端子は制御対象６のペルチェモジュール１のＡ端子に接続されている。また、ペルチェモジュール１のＢ端子は加熱用リレー４−９の第２の端子に接続されている。一方、冷却用リレー４−１０の第１の端子は、加熱冷却信号発生器５の冷却用信号発生手段５−４の＋端子に接続され、冷却用信号発生手段５−４の−端子は制御対象６のペルチェモジュール１のＢ端子に接続されている。また、ペルチェモジュール１のＡ端子は冷却用リレー４−１０の第２の端子に接続されている。加熱用信号発生手段５−３および冷却用発生手段５−４は、例えば、定電流発生器である。
【００５４】
加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼をＯＮとして出力し、冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼を強制的にＯＦＦとして出力する場合、図９に示す加熱用リレー４−９はＯＮとなり、冷却用リレー４−１０はＯＦＦとなる。この場合、直流電流は、ペルチェモジュール１に対して、加熱用信号発生手段５−３の＋端子から加熱用リレー４−９を介してペルチェモジュール１のＢ端子に出力され、このＡ端子から加熱用信号発生器５−３の−端子に入力される。冷却用リレー４−１０はＯＦＦになっているから、電流の回り込みはない。
【００５５】
冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲２▼をＯＮとして出力し、加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲２▼を強制的にＯＦＦとして出力する場合、図９に示す冷却用リレー４−１０はＯＮとなり、加熱用リレー４−９はＯＦＦとなる。この場合、直流電流は、ペルチェモジュール１に対して、冷却用信号発生手段５−４の＋端子から冷却用リレー４−１０を介してペルチェモジュール１のＡ端子に出力され、このＢ端子から冷却用信号発生器５−４の−端子に入力される。加熱用リレー４−９はＯＦＦになっているから、電流の回り込みはない。
【００５６】
このように、制御対象６の温度を上昇させる場合は、直流電流はペルチェモジュール１のＢ端子に供給され、ペルチェモジュールは加熱される。これに対し、制御対象の温度を下降させる場合は、直流電流はペルチェモジュール１のＡ端子に供給され、ペルチェモジュールは冷却される。
【００５７】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上記実施の形態では、温度設定値は予め設定値テーブル４−１に、操作量ＭＶと加熱用操作量Ｈ−ＭＶ▲１▼および冷却用操作量Ｃ−ＭＶ▲１▼との関係を示す特性図は加熱冷却用操作量テーブル４−５に、ペルチェ出力動作、出力種類および優先出力のデータはパラメータテーブル４−６にそれぞれ格納されているようにしたが、図１において図示しない温度設定値入力手段、加熱冷却量操作量テーブル入力手段、パラメータ入力手段によりそれぞれ操作者が自在に設定できるようにしてもよい。
【００５８】
また、上記実施の形態では、ＰＩＤ制御手段４−３によりＰＩＤ制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｔｅｇｒａｌ　ａｎｄ　Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）にて偏差ＥＲ（＝ＰＶ−ＳＰ）がゼロ（０）になるように操作量ＭＶを演算させるようにしたが、ＩＭＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｌ　Ｍｏｄｅｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）により演算させるようにしてもよい。要するに、偏差ＥＲがゼロ（０）になるような制御手段であればよい。
【００５９】
上記の実施の形態に係る温度調節計によれば、本実施の形態の加熱冷却信号発生器５と図１１に示した従来の温度制御システムにおける加熱冷却信号発生器５とを比較すると、本願発明の加熱冷却信号発生器５は切替判断手段５−１および切替手段５−２を備えておらず、操作量を選択するための条件の設定や切替回路等が不要になり、単にその操作量に応じた直流電流信号を出力するようになっている。このため、本実施の形態の加熱冷却信号発生器５は、温度調節計の周辺機器として、簡易な構成で済むため、コストがかかることがなくその構成が複雑になることもない。
【００６０】
また、上記の実施の形態に係る温度調節計によれば、予め定められたペルチェ出力動作の使用または不使用のパラメータに応じて、加熱用操作量と冷却用操作量とを同時に出力する、または、両操作量のいずれか一方の操作量を出力し他方の操作量の出力を禁止するようにしたので、パラメータの設定を変更するだけで制御対象に応じた操作量の出力が可能になるから、温度調節計としての取り扱いが容易になる。
【００６１】
また、上記の実施の形態に係る温度調節計によれば、予め定められた優先出力のパラメータに応じて、加熱用操作量と冷却用操作量のいずれかを優先して出力するようにしたので、パラメータの設定を変更するだけで制御対象の特性に応じた操作量の出力が可能になるから、温度調節計としての取り扱いが容易になる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、制御対象における温度測定値を予め定められた温度設定値に一致させるように、加熱用操作量と冷却用操作量とをそれぞれの端子を介して出力する温度調節計において、加熱用操作量と冷却用操作量とを算出するとともに加熱用操作量と冷却用操作量のいずれか一方の操作量を出力し他方の操作量の出力を禁止するようにした。このため、これらの出力端子に接続された周辺機器は操作量が出力された端子のみに基づいて制御対象に出力すれば済むので、操作量の選択のための条件の設定や複雑な切替回路等を設ける必要がなく、温度調節計の周辺機器はコストがかかることがなくその構成が複雑になることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る温度調節計を含む温度制御システムを示す構成図である。
【図２】図１に示した温度調節計における加熱冷却用操作量テーブルを説明する操作量と加熱用操作量および冷却用操作量との関係を示す特性図である。
【図３】図１に示した温度調節計におけるパラメータテーブルについての説明図である。
【図４】図１に示した温度調節計における加熱冷却操作量算出手段の処理１を説明するフローチャートである。
【図５】図１に示した温度調節計における加熱冷却操作量算出手段の処理２を説明するフローチャートである。
【図６】図１に示した温度調節計における加熱冷却操作量算出手段の処理３を説明するフローチャートである。
【図７】図１に示した温度調節計において連続出力タイプの場合の加熱冷却操作量を説明する特性図である。
【図８】図１に示した温度調節計において時間比例出力タイプの場合の加熱冷却操作量を説明するタイムチャートである。
【図９】図１に示した温度制御システムにおいて時間比例出力タイプの場合の構成図である。
【図１０】ペルチェモジュールの外観図である。
【図１１】ペルチェモジュールが使用された従来の温度制御システムの構成図である。
【符号の説明】
１　ペルチェモジュール
２　モジュール本体
３　リード線
４　温度調節計
４−１　設定値テーブル
４−２　加算器
４−３　ＰＩＤ演算手段
４−４　加熱冷却制御手段
４−５　加熱冷却用操作量テーブル
４−６　パラメータテーブル
４−７　加熱冷却操作量変換手段
４−８　加熱冷却操作量算出手段
４−９　加熱リレー
４−１０　冷却リレー
５　加熱冷却信号発生器
５−３　加熱用信号発手段
５−４　冷却用信号発手段
６　制御対象
６−１　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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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