[发明专利]温度控制装置和方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及温度控制装置和方法以及程序。具体而言，本发明涉及使用Peltier设备有效地控制需要冷却和加热应用两者的控制目标的温度的温度控制装置和方法及其程序。

背景技术

近年来，Peltier设备已被用于控制作为冷却应用的控制目标的温度(例如参见日本专利早期公开No.2005-250249)。

例如，图1以示例方式示出使用Peltier设备的现有温度控制系统(下文称之为现有系统)的配置。

图1的现有系统被配置为包括通过冷却扇16的控制目标11。

图1的现有系统具有Peltier设备12，用于冷却控制目标11。

Peltier设备12是具有Peltier效应的设备。Peltier效应是一种现象，其中当电流流过不同导体(例如p型和n型导体)之间的节点时，在节点处发生热量吸收。Peltier设备被配置为使得多个p型和n型半导体通过一个导体被交替连接到一对基板的各个相对侧。当向Peltier设备施加电压时，基板侧之一变为热量吸收侧，而另一基板侧变为热量生成侧。

在图1的示例中，Peltier设备12的A侧被用作热量吸收侧，B侧被用作热量生成侧。另外，控制目标被布置在靠近A侧。当预定的正电压值被应用到Peltier设备12时，在A侧和B侧之间出现对应于该正电压值的温度差ΔT。这里，由于A侧变为热量吸收侧，因此在出现的温度差ΔT中，B侧具有高温度，A侧具有低温度。因此，由控制目标11辐射的热量被A侧吸收，从而控制目标可以被冷却。

例如，由例如专用硬件、计算机等构成的控制器15基于测量控制目标11的温度的温度传感器14感测到的温度确定一个预定的正电压值，作为到Peltier设备12的命令电压。控制器15通过向Peltier设备12施加命令电压来改变Peltier设备12的温度差ΔT，随后执行温度控制，以便冷却控制目标11。顺便提及，上述命令电压指的是用于Peltier设备12的驱动电压。

在该温度控制中，当感测到的控制目标11的温度高于控制目标值时，即当感测到的温度和控制目标值之间的误差(温度差)增大时，来自控制器15的命令电压，即正电压值增大。因此，Peltier设备12的温度差ΔT因此增大。

在此情况下，在Peltier设备12中，如果B侧的温度恒定，A侧的温度则根据温度差ΔT的增大而下降，这增强了控制目标11的冷却效果。然后，感测到的控制目标11的温度逐渐下降到接近控制目标值。换言之，感测到的温度和控制目标值之间的误差(温度差)逐渐减小。另外，来自控制器15的命令电压，即正电压值逐渐减小。而且，Peltier设备12的温度差ΔT因此逐渐减小。最后，感测到的控制目标11的温度与控制目标值一致，就是说，感测到的温度和控制目标值之间的误差(温度差)被消除。因此，来自控制器15的命令电压变为0，而且Peltier设备12的温度差ΔT被消除。

但是，在图1中的Peltier设备12中，B侧充当用于导致加热现象的热量生成侧，所述加热现象是一种与A侧的冷却现象相反的现象。B侧的温度上升，除非某些措施被应用到B侧。在此情况下，如果来自控制器15的命令电压是恒定的，就是说，如果Peltier设备12的温度差ΔT是恒定的，A侧的温度则由于B侧温度上升而上升，这减小了控制目标11的冷却效果。根据情况，感测到的控制目标11的温度也上升到高于控制目标值的水平。换言之，感测到的温度和控制目标值之间的误差(温度差)增大。而且，来自控制器15的命令电压，即正电压值因此上升。就是说，除非B侧的温度增大被抑制，否则Peltier设备的温度差ΔT将进一步增大。最后，在温度差ΔT超过准许值时，Peltier设备12失去控制(变得无法控制)。

因此，有必要抑制B侧的温度上升，以便增强控制目标11上的冷却效果并且防止Peltier设备12失去控制。为了满足这种需求，图1的现有系统包括了用于从B侧辐射热量的辐射器13和用于冷却辐射器13的冷却扇16。顺便提及，日本专利早期公开No.2005-250249采用散热片作为辐射器13。

发明内容

但是，在图1的现有系统中，实质上没有对Peltier设备12的B侧执行温度控制。因此，不能说B侧的温度升高被适当地抑制。就是说，仅仅提供辐射器13和冷却扇16来增强对控制目标11的冷却效果并且防止Peltier设备失去控制是不够的。