JP2008102807A - 温度制御装置および方法、並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】冷却と加熱の両用途が必要な制御対象の温度を、ペルチェ素子を利用して効率的に制御できるようにする。
【解決手段】図３の例の温度制御装置システムにおいては、制御機１５からの指令電圧をペルチェ素子１２の駆動電圧として、そのペルチェ素子１２のＡ面側に配置される制御対象１１の温度を制御する。この場合、温度調整機３１は、制御機１５から出力される指令電圧に基づいて、直接的には、放熱機１３の温度を調整する調整動作を行うことで、結果として、ペルチェ素子１２のＢ面側の温度を制御する。本発明は、例えば、ペルチェ素子を利用した温度制御システム、特に、反射型液晶パネルを制御対象とする温度制御システムに適用可能である。
【選択図】図３

Description

本発明は、温度制御装置および方法、並びにプログラムに関し、特に、冷却と加熱の両用途が必要な制御対象の温度を、ペルチェ素子を利用して効率的に制御できるようになった、温度制御装置および方法、並びにプログラムに関する。

近年、冷却用途の制御対象に対して温度制御を行うために、ペルチェ素子が利用されるようになっている（例えば特許文献１参照）。

例えば、図１は、従来のペルチェ素子を利用した温度制御システム（以下、従来のシステムと称する）の構成例を示している。

図１の従来のシステムは、制御対象１１乃至冷却ファン１６を含むように構成されている。

図１の従来のシステムでは、制御対象１１を冷却するために、ペルチェ素子１２が設けられている。

ペルチェ素子１２は、ペルチェ効果を有する素子である。ペルチェ効果は、異なる導体、たとえば、ｐ型とｎ型の半導体の接合に対して電流を流した場合に、その接合部で熱の吸収が発生する現象である。ペルチェ素子１２は、一対の基板の対向面側に、ｐ型とｎ型との半導体が導体を介して交互に複数が接合されている。ペルチェ素子１２は、電流が通電されると、一方の基板面が吸熱面になり、他方の基板面が発熱面になる。

図１の例では、ペルチェ素子１２のＡ面が吸熱面として利用され、Ｂ面が発熱面として利用されており、Ａ面側に制御対象１１が配置されている。即ち、所定のプラス電圧値がペルチェ素子１２に印加された場合、そのプラス電圧値に応じた温度差△ＴがＡ面とＢ面との間に発生する。ここでは、Ａ面側が吸熱面となるので、Ｂ面側が高温となりＡ面側が低温となる温度差△Ｔが発生する。これにより、制御対象１１から発せられた熱がＡ面で吸熱され、その結果、制御対象１１の冷却が可能になる。

そこで、例えば専用のハードウエア機器やコンピュータ等により構成される制御機１５は、制御対象１１の温度を測定する温度センサ１４の検出温度に基づいて、ペルチェ素子１２への指令電圧として、所定のプラス電圧値を決定する。そして、制御機１５は、その指令電圧をペルチェ素子１２に印加することで、ペルチェ素子１２の温度差△Ｔを可変させ、その結果として、制御対象１１を冷却するように温度制御することができる。即ち、ここでいう指令電圧とは、ペルチェ素子１２の駆動電圧をいう。

この温度制御では、制御対象１１の検出温度が制御目標値よりも高くなるほど、即ち、検出温度と制御目標値との誤差（温度差）が大きくなるほど、制御機１５からの指令電圧のプラス電圧値も高くなっていき、その分だけ、ペルチェ素子１２の温度差△Ｔも大きくなっていく。

この場合、ペルチェ素子１２においては、Ｂ面の温度が一定であれば、温度差△Ｔが大きくなる分だけＡ面の温度が下がることになり、制御対象１１の冷却効果も高くなる。すると、制御対象１１の検出温度も徐々に下がっていき、制御目標値に近づいていくので、即ち、検出温度と制御目標値との誤差（温度差）も徐々に小さくなっていくので、制御機１５からの指令電圧のプラス電圧値も徐々に低くなっていき、その分だけ、ペルチェ素子１２の温度差△Ｔも徐々に小さくなっていく。そして、最終的には、制御対象１１の検出温度が制御目標値に一致し、即ち、検出温度と制御目標値との誤差（温度差）がなくなり、制御機１５からの指令電圧はゼロになり、ペルチェ素子１２の温度差△Ｔもなくなる。

ところが、図１の例のペルチェ素子１２においては、Ｂ面は発熱面として機能するので、即ち、Ａ面の冷却現象とは逆現象の加熱現象がＢ面で起こるので、Ｂ面に対して何ら対処を施さないと、Ｂ面の温度は上昇していくことになる。この場合、制御機１５からの指令電圧が一定であるならば、即ち、ペルチェ素子１２の温度差△Ｔが一定であるならば、そのＢ面の温度上昇に引っ張られてＡ面も温度上昇してしまい、制御対象１１の冷却効果は低くなる。すると、場合によっては、制御対象１１の検出温度も上昇して制御目標値よりも高くなっていき、即ち、検出温度と制御目標値との誤差（温度差）も大きくなっていき、その分だけ、制御機１５からの指令電圧のプラス電圧値も高くなっていく。即ち、Ｂ面の温度上昇を抑えないと、ペルチェ素子１２の温度差△Ｔは益々大きくなっていく。そして、最終的には、温度差△Ｔが許容値を超えた段階で、ペルチェ素子１２は暴走をはじめてしまう（制御不能となってしまう）。

従って、制御対象１１の冷却効果を高め、ペルチェ素子１２を暴走させないためには、そのＢ面の温度上昇を抑える必要がある。このため、図１の従来のシステムには、Ｂ面からの発熱を放熱する放熱機１３と、その放熱機１３を冷却する冷却ファン１６とが設けられている。なお、特許文献１では、放熱機１３としてヒートシンクが採用されている。
特開２００５−２５０２４９号公報

しかしながら、図１の従来のシステムでは、ペルチェ素子１２のＢ面側の温度制御は実質的に行われていないので、必ずしも適切にＢ面の温度上昇を抑制できているとはいえない。即ち、制御対象１１の冷却効果を高め、ペルチェ素子１２を暴走させない対処として、ただ単に放熱機１３と冷却ファン１６とを設けただけでは充分とはいえない。

また、近年、ペルチェ素子１２を冷却用途のみならず加熱用途で用いて温度制御することが、研究開発されている。例えば、デジタルシネマ用のプロジェクタに搭載される反射型液晶パネル等は、寿命の観点からは可能な限り温度を下げて使用した方がよいが、性能の観点からはある一定以上の温度を保つ必要があり、両者のバランスを図るため、一定の温度範囲内で温度制御を行う必要がある。従って、このような反射型液晶パネル等の温度制御にペルチェ素子１２を利用する場合、その温度範囲を下回ったとき等において、ペルチェ素子１２を加熱用途で使用しなければならない。

即ち、図１の例でいえば、制御対象１１として反射型液晶パネル等を採用した場合、制御対象１１の冷却が必要なときには、従来同様、ペルチェ素子１２のＡ面を吸熱面として機能させる一方、制御対象１１の加熱が必要なときには、今度は、ペルチェ素子１２のＡ面を発熱面として機能させる必要がある。ペルチェ素子１２のＡ面を発熱面として機能させること自体は、制御機１５がマイナス電圧値を指令電圧としてペルチェ素子１２に印加することで可能になる。

ただし、この場合、Ｂ面は吸熱面として機能するので、Ａ面の加熱現象とは逆現象の冷却現象がＢ面で起こることになる。従って、例えば環境温度が低いとき等には、Ｂ面の温度は下降することになるが、制御機１５からの指令電圧が一定であるならば、即ち、ペルチェ素子１２の温度差△Ｔが一定であるならば、そのＢ面の温度下降に引っ張られてＡ面も温度下降してしまい、制御対象１１の加熱効果は低くなる。すると、場合によっては、制御対象１１の検出温度も下降して制御目標値よりも低くなっていき、即ち、検出温度と制御目標値との誤差（温度差）も大きくなっていき、その分だけ、制御機１５からの指令電圧のマイナス電圧値も高くなっていく。即ち、Ｂ面の温度下降を抑えないと、ペルチェ素子１２の温度差△Ｔは益々大きくなっていく。そして、最終的には、温度差△Ｔが許容値を超えた段階で、ペルチェ素子１２は暴走をはじめてしまう（制御不能となってしまう）。

従って、制御対象１１の加熱効果を高め、ペルチェ素子１２を暴走させないためには、そのＢ面の温度下降を抑える必要がある。

しかしながら、図１の従来のシステムでは、放熱機１３と冷却ファン１６は、ペルチェ素子１２のＢ面を冷却する機能のみを有しており、それらが動作すると、Ｂ面の温度下降を抑えるどころか、その温度下降の度合いを益々高めてしまうことになる。即ち、図１の従来のシステムでは、ペルチェ素子１２を加熱用途で使用するのは不適である。

以上の内容をまとめると、近年、冷却と加熱の両用途が必要な制御対象の温度制御として、ペルチェ素子を利用する技術の実現が要望されているが、かかる要望に充分に応えられていない状況である。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、冷却と加熱の両用途が必要な制御対象の温度を、ペルチェ素子を利用して効率的に制御できるようにするものである。

本発明の一側面の温度制御装置は、ペルチェ素子のＡ面側に配置される制御対象の温度を制御する温度制御装置であって、前記ペルチェ素子の駆動電圧に基づいて、前記ペルチェ素子の前記Ａ面に対向するＢ面側の温度を調整する調整動作を行う温度調整機を備える。

前記温度調整機は、前記駆動電圧がプラスの電圧であった場合には、前記調整動作として、前記ペルチェ素子の前記Ｂ面側の温度を下降させる温度下降動作を行い、前記駆動電圧がマイナスの電圧であった場合には、前記調整動作として、前記ペルチェ素子の前記Ｂ面側の温度を上昇させる温度上昇動作を行い、前記駆動電圧がゼロと判断できる場合には、前記調整動作を停止する。

前記温度調整機は、さらに、前記駆動電圧の電圧値に応じて、前記温度下降動作または前記温度上昇動作の度合いを可変させる。

前記ペルチェ素子の前記Ｂ面側に配置される放熱機をさらに備え、前記温度調整機は、前記調整動作として、前記放熱機の温度を調整する動作を行う。

前記制御対象の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出温度に基づいて、前記駆動電圧として、プラスまたはマイナスの電圧値を決定し、前記ペルチェ素子に印加する制御機とをさらに備え、前記温度調整機は、前記制御機から前記ペルチェ素子に印加された前記駆動電圧に基づいて、前記調整動作を行う。

本発明の一側面の温度制御方法は、ペルチェ素子のＡ面側に配置される制御対象の温度を制御する温度制御装置の温度制御方法であって、前記ペルチェ素子の駆動電圧に基づいて、前記ペルチェ素子の前記Ａ面に対向するＢ面側の温度を調整する調整動作を行うステップを含む。

本発明の一側面のプログラムは、ペルチェ素子のＡ面側に配置される制御対象の温度を制御する温度制御装置に含まれる、前記ペルチェ素子の前記Ａ面に対向するＢ面側の温度を調整する調整動作を行う温度調整機を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、前記ペルチェ素子の駆動電圧に基づいて、前記温度調整機の調整動作を制御するステップを含む。

本発明の温度制御装置および方法、並びにプログラムにおいては、ペルチェ素子のＡ面側に配置される制御対象の温度制御が行われる場合、前記ペルチェ素子の駆動電圧に基づいて、前記ペルチェ素子の前記Ａ面に対向するＢ面側の温度が調整される。

以上のごとく、本発明によれば、ペルチェ素子を利用した温度制御を実現できる。特に、冷却と加熱の両用途が必要な制御対象の温度を、ペルチェ素子を利用して効率的に制御できるようになる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、請求項に記載の構成要件と、明細書または図面における具体例との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、請求項に記載されている発明をサポートする具体例が、明細書または図面に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書または図面中には記載されているが、構成要件に対応するものとして、ここには記載されていない具体例があったとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、具体例が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。

さらに、この記載は、明細書または図面に記載されている具体例に対応する発明が、請求項に全て記載されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、明細書または図面に記載されている具体例に対応する発明であって、この出願の請求項には記載されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加される発明の存在を否定するものではない。

本発明の一側面の温度制御装置（例えば図３の温度制御装置（システム））は、
ペルチェ素子（例えば図３のぺルチェ素子１２）のＡ面側に配置される制御対象（例えば図３の制御対象１１）の温度を制御する温度制御装置であって、
前記ペルチェ素子の駆動電圧（例えば図３の制御機１５から出力される指令電圧）に基づいて、前記ペルチェ素子の前記Ａ面に対向するＢ面側の温度を調整する調整動作を行う温度調整機（例えば図３の温度調整機３１）
を備える。

前記温度調整機は、
前記駆動電圧がプラスの電圧であった場合には、前記調整動作として、前記ペルチェ素子の前記Ｂ面側の温度を下降させる温度下降動作（例えば図４のステップＳ６，Ｓ７でいう冷却動作）を行い、
前記駆動電圧がマイナスの電圧であった場合には、前記調整動作として、前記ペルチェ素子の前記Ｂ面側の温度を上昇させる温度上昇動作（例えば図４のステップＳ９，Ｓ１０でいう加熱動作）を行い、
前記駆動電圧がゼロと判断できる場合には、前記調整動作を停止する（例えば図４のステップＳ３の処理を実行する）。

前記温度調整機は、さらに、前記駆動電圧の電圧値に応じて、前記温度下降動作または前記温度上昇動作の度合いを可変させる（例えば、図４のステップＳ５乃至Ｓ７の動作や、ステップＳ８乃至Ｓ１０の動作を行う）。

前記ペルチェ素子の前記Ｂ面側に配置される放熱機（例えば図３の放熱機１３）をさらに備え、
前記温度調整機は、前記調整動作として、前記放熱機の温度を調整する動作を行う。

前記制御対象の温度を検出する温度センサ（例えば図３の温度センサ１４）と、
前記温度センサの検出温度に基づいて、前記駆動電圧として、プラスまたはマイナスの電圧値を決定し、前記ペルチェ素子に印加する制御機（例えば図３の制御機１５）と
をさらに備え、
前記温度調整機は、前記制御機から前記ペルチェ素子に印加された前記駆動電圧（例えば図３でいう指令電圧）に基づいて、前記調整動作を行う。

本発明の一側面の温度制御方法は、
ペルチェ素子（例えば図３のぺルチェ素子１２）のＡ面側に配置される制御対象（例えば図３の制御対象１１）の温度を制御する温度制御装置（例えば図３の温度制御装置（システム））の温度制御方法であって、
前記ペルチェ素子の駆動電圧に基づいて、前記ペルチェ素子の前記Ａ面に対向するＢ面側の温度を調整する調整動作を行う（例えば図４のフローチャートに従った処理を実行する）
ステップを含む温度制御方法。

本発明の一側面のプログラムは、上述した本発明の一側面の温度制御方法に対応するプログラムであって、例えば図５のコンピュータにより実行される。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

なお、上述した［背景技術］や［発明が解決しようとする課題］の説明と併せるため、以下においても、「加熱」と「冷却」という語句を使用する。ただし、以下において、「加熱」とは、対象物に対して熱を積極的に加えることのみならず、例えば対象物が周囲温度よりも低い場合において、熱を加えないことで対象物の温度を周囲温度まで上昇させること等も含む広義な概念である。即ち、以下でいう「加熱」とは、単に、対象物の温度を上昇させる要因の提供を意味する。同様に、以下でいう「冷却」とは、「加熱」に対する反対語、即ち、単に、対象物の温度を下降させる要因の提供を意味する。

図２は、本発明が適用される温度制御システムの一実施の形態の構成を示している。

ここに、システムとは、複数の処理装置や処理部により構成される装置全体を表すものである。換言すると、図２の例の温度制御システムは、１つの温度制御装置と把握することもできる。このことは、後述する図３の例等、本発明が適用される別の温度制御システムにも当てはまることである。

図２の例の温度制御システムにおいて、図１の従来のシステムと対応する箇所については、同様の符号を付している。従って、かかる箇所については［背景技術］等で説明済みであるので、説明は適宜省略する。

図２の例の温度制御システムは、制御対象１１に対して、ペルチェ素子１２を利用した温度制御を施すことができる。この制御対象１１としては、図１の従来のシステムとは異なり、冷却と加熱の両用途が必要な制御対象、例えば上述した反射型液晶パネル等で構成される制御対象を採用することができる。

即ち、制御対象１１の加熱と冷却の両者の効果を高めて、ペルチェ素子１２を暴走させないためには、そのＢ面側の温度制御が必要である。そこで、図２の例の温度制御システムには、かかるＢ面側の温度制御を行うべく、ヒートシンク等で構成される放熱機１３等に対して、さらに、温度センサ２１、制御機２２、および温度調整機２３が設けられているのである。

換言すると、図２の例の温度制御システムにおいては、図１の従来のシステムと同様に、温度センサ１４と制御機１５によって、ペルチェ素子１２の温度差△Ｔに基づくＡ面側の制御対象１１の温度制御が行われる第１の制御系（以下、Ａ面側温度制御系と称する）が形成されている。さらに、図２の例の温度制御システムには、図１の従来のシステムには形成されていなかった第２の制御系、即ち、温度センサ２１、制御機２２、温度調整機２３、および放熱機１３によって、ペルチェ素子１２のＢ面側の温度制御が行われる第２の制御系（以下、Ｂ面側温度制御系と称する）が形成されている。

なお、Ａ面側温度制御系の動作は、従来と同様であり、［背景技術］等で説明済みであるので、ここでは、その説明については省略する。なお、以下の説明において、Ａ面側温度制御系の動作を説明する必要がある場合、制御対象１１を冷却（温度下降）させるべく、指令電圧としてプラス電圧値がペルチェ素子１２に与えられて、そのＡ面が吸熱面として機能して動作することを、冷却動作と称する。一方、制御対象１１を加熱（温度上昇）させるべく、指令電圧としてマイナス電圧値がペルチェ素子１２に与えられて、そのＡ面が発熱面として機能して動作することを、加熱動作と称する。

ここで、図２の例の温度制御システムにおけるＢ面側温度制御系の動作について説明する。

Ｂ面側温度制御系では、直接的には、温度調整機２３により放熱機１３の温度制御が行われることによって、結果として、ペルチェ素子１２のＢ面の温度制御が行われることになる。

このため、制御機２２は、放熱機１３の温度を測定する温度センサ２１の検出温度をフィードバック値として取得する。そして、制御機２２は、この検出温度を利用する所定の制御則に従って、温度調整機２３に与える指令値を決定する。なお、指令値の与え方自体は、特に限定されず、温度調整機２３の構成に適した手法を、設計者等が適宜選択して採用すればよい。例えば、制御機１５からの指令電圧と同様に、プラスまたはマイナスの電圧値を指令値として温度調整機２３に与える手法を採用してもよいし、デジタル値を指令値として温度調整機２３に与える手法を採用してもよい。即ち、制御機２２は、例えば専用のハードウエア機器やコンピュータ等により構成可能であり、その構成にあった手法を採用すればよい。

温度調整機２３は、制御機２２から与えられた指令値に応じて、放熱機１３の温度を上昇させる動作（以下、加熱動作と称する）、または、放熱機１３の温度を下降させる動作（以下、冷却動作と称する）を実行する。

この温度調整機２３は、放熱機１３の温度調整を行える機能、ただし、冷却動作だけでなく加熱動作も行える機能を有していれば足り、その構成は特に限定されない。

例えば、加熱動作として、放熱機１３に対して積極的に熱を加える必要がない場合、温度調整機２３は、従来の冷却ファン１６（図１）で構成することができる。即ち、制御機２２は、放熱機１３の加熱（温度上昇）が必要であると判断した場合、指令値としてゼロを与え、冷却ファン１６を停止させればよい。一方、制御機２２は、放熱機１３の冷却（温度下降）が必要であると判断した場合、冷却ファン１６の動作モードを示す値（例えば、高速回転モードを示す値や、低速回転モードを示す値等）を指令値として与えることで、冷却ファン１６を回転させるようにすればよい。

また、加熱動作として、放熱機１３に対して積極的に熱を加える必要がある場合、温度調整機２３は、例えば、従来の冷却ファン１６に加えて、その冷却ファン１６に対して熱風を送れる機器（以下、熱風送風機）等を含むように構成すればよい。即ち、制御機２２は、放熱機１３の加熱（温度上昇）と冷却（温度下降）の何れもが不用であると判断した場合以外には、冷却ファン１６の動作モードを示す値（例えば、高速回転モードを示す値や、低速回転モードを示す値等）を指令値として与えることで、冷却ファン１６自体は回転させ続けるようにすればよい。一方、制御機２２は、放熱機１３の加熱（温度上昇）が必要であると判断した場合には、熱風送付機を動作させて、熱風を冷却ファン１６に送るようにし、また、放熱機１３の冷却（温度下降）が必要であると判断した場合には、熱風送付機の動作を停止させるようにすればよい。

なお、繰り返しになるが、温度調整機２３の構成、加熱動作や冷却動作の仕方等は、上述した例に特に限定されない。

さらに、以下、図２の例の温度制御システムにおけるＢ面側温度制御系の動作について、具体例を用いて説明する。

例えば、温度センサ２１の検出温度が45℃であったとする。

温度センサ２１の検出温度が45℃となった要因が、Ａ面側温度制御系が加熱動作を実行した結果であった場合、即ち、ペルチェ素子１２のＡ面が発熱面として機能して、制御対象１１を加熱動作した結果であった場合、上述したように、その後のＡ面側温度制御系の動作の効率を上げるためには、ペルチェ素子１２の温度差△Ｔをより早く小さくしていくことが必要である。従って、このような場合には、Ａ面側温度制御系の動作が効率的となるように、即ち、ペルチェ素子１２の温度差△Ｔをより早く小さくしていくことを補助すべく、Ｂ面側温度制御系は、本来、加熱動作を行うべきである。

ところが、図２の例の温度制御システムでは、Ａ面側温度制御系とＢ面側温度制御系とはそれぞれ独立した制御系であるため、Ｂ面側温度制御系の制御機２２は、ペルチェ素子１２の動作状況を知ることはできない。

従って、例えば制御機２２の制御則として「温度センサ２１の検出温度が45℃を示した場合には、温度調整機２３に対して冷却動作を行わせる指令値を出力する」という規則が含まれていた場合、Ｂ面側温度制御系は、本来とは逆の冷却動作を行うことになり、その結果、次のような問題が発生してしまうことになる。

即ち、この場合、温度調整機２３は、この指令値を受けて冷却動作を行うことになるので、放熱機１３の温度が下降し、それに伴い、ペルチェ素子１２のＢ面側の温度も下降する。

すると、ペルチェ素子１２のＡ面側の温度も、Ｂ面側の温度下降に引きずられて下降し、その結果、制御対象１１の温度も下降し、その制御対象１１を測定する温度センサ１４の検出温度も下降する。

即ち、制御機１５は、検出温度と制御目標値との誤差（温度差）が大きくなったと判断し、指令電圧のプラス電圧値を上げるように制御する。即ち、制御機１５は、検出温度と制御目標値との誤差（温度差）が大きくなると、その誤差を解消させる対処として、ペルチェ素子１２の温度差△Ｔを大きくするように制御することになる。

このように、図２の例の温度制御システムでは、Ａ面側温度制御系の観点からすると、Ｂ面側温度制御系による温度制御が行われると、場合によっては、その動作がかえって非効率となってしまう、という問題（以下、制御非効率問題と称する）が発生してしまう。

さらに、制御機１５による誤差解消の対処が追いつかなくなってしまった場合には、ペルチェ素子１２のＡ面側の温度はＢ面側の温度に引きずられるままに低下してしまうことになる。即ち、Ａ面側温度制御系は制御不能となってしまう、という問題（以下、制御不能問題と称する）が発生してしまう。

そこで、制御非効率問題や制御不能問題を解決する案としては、例えば、制御機１５と制御機２２とを関連づける案、具体的には例えば制御機１５と制御機２２との間で通信を行わせる案等が考えられる。ただし、このような案を採用したシステムは、図示はしないが、図２の例の温度制御システムに対してさらに複雑なシステムとなってしまう、という新たな問題が発生してしまう。

この新たな問題を発生させないための妥協案として、制御不能問題の解決のみに着目して、例えば、ペルチェ素子１２の能力に余裕をもたせる、という案も考えられる。しかしながら、この案では、そもそも制御非効率問題は解決できない。さらに、この案では、制御非効率問題の未解決は許容したとしても、例えば、制御対象１１として、加熱と冷却とを均等に行うような制御対象が採用される場合には、システムを構築すること自体が困難となってしまう、という新たな問題が発生してしまう。

そこで、本発明人は、制御非効率問題や制御不能問題を解決すると同時に、さらに、システムの構築を容易にする手法として、次のような手法を発明した。即ち、ペルチェ素子１２への指令電圧（駆動電圧）を使用して、Ｂ面側温度制御系の温度調整機を動作させる、という手法が本発明人により発明された。

より具体的には、ペルチェ素子１２の駆動電圧がプラス電圧値であった場合には、ペルチェ素子１２のＡ面側は冷却動作を要求されていることになるので、Ｂ面側温度制御系の温度調整機も冷却動作（ペルチェ素子１２のＢ面側の温度を下降させるための動作）を行わせ、逆に、ペルチェ素子１２の駆動電圧がマイナス電圧値であった場合には、ペルチェ素子１２のＡ面側は加熱動作を要求されていることになるので、Ｂ面側温度制御系の温度調整機も加熱動作（ペルチェ素子１２のＢ面側の温度を上昇させるための動作）を行わせ、また、ペルチェ素子の駆動電圧がゼロと判断できる場合には、ペルチェ素子１２自体が動作しなくなることから、Ｂ面側温度制御系の温度調整機の動作を停止させる、といった手法が本発明人により発明された。なお、以下、かかる手法を、単に本発明の手法と称する。

さらに、ペルチェ素子１２の指令電圧の絶対値（電圧値）の大きさに応じて、ペルチェ素子１２の要求される動作レベル、即ち、要求される冷却／加熱の度合いも可変する。従って、このことを考慮すると、Ｂ面側温度制御系の温度調整機の冷却／加熱の度合いも、ペルチェ素子１２の指令電圧の絶対値（電圧値）の大きさに応じて可変させると好適である。

より具体的には例えば、ペルチェ素子１２の駆動電圧が大きなプラス電圧値である場合、ペルチェ素子１２のＡ面が強い冷却動作を要求されていることになるので、Ｂ面側温度制御系の温度調整機も強くＢ面側（直接的には放熱機１３）を冷却するような冷却動作、即ち強レベルの冷却動作を行うと好適である。一方例えば、ペルチェ素子１２の駆動電圧が小さなプラス電圧値である場合、ペルチェ素子１２のＡ面が弱い冷却動作を要求されていることになるので、Ｂ面側温度制御系の温度調整機も弱くＢ面側（直接的には放熱機１３）を冷却するような冷却動作、即ち、弱レベルの冷却動作を行うと好適である。

同様に、例えば、ペルチェ素子１２の駆動電圧が大きなマイナス電圧値である場合、ペルチェ素子１２のＡ面が強い加熱動作を要求されていることになるので、Ｂ面側温度制御系の温度調整機も強くＢ面側（直接的には放熱機１３）を加熱するような加熱動作、即ち、強レベルの加熱動作を行うと好適である。一方例えば、ペルチェ素子１２の駆動電圧が小さなマイナス電圧値である場合、ペルチェ素子１２のＡ面が弱い加熱動作を要求されていることになるので、Ｂ面側温度制御系の温度調整機も弱くＢ面側（直接的には放熱機１３）を加熱するような加熱動作、即ち、弱レベルの加熱動作を行うと好適である。

このような本発明の手法が適用された温度制御システムの一実施の形態の構成例が図３に示されている。即ち、図３は、本発明が適用される温度制御システムの一実施の形態であって、図２の例とは異なる例の構成を示している。

上述したように、複数の処理装置や処理部により構成される装置全体を表すものがシステムであるという定義の下では、図３の例の温度制御システムもまた、１つの温度制御装置であると把握することもできる。

図３の例の温度制御システムにおいて、図２の例の温度制御システムと対応する箇所については、同様の符号を付している。従って、かかる箇所については、上述した図２の例の温度制御システムの説明または図１の例の従来のシステムの説明として説明済みであるので、ここでは、それらの説明は適宜省略する。

図３の例の温度制御システムは、制御対象１１に対して、ペルチェ素子１２を利用した温度制御を施すことができる。この制御対象１１としては、図１の従来のシステムとは異なり、冷却と加熱の両用途が必要な制御対象、例えば上述した反射型液晶パネル等で構成される制御対象を採用することができる。

図３の例の温度制御システムにおいては、図２の例と同様のＡ面側温度制御系が形成されている。一方、Ｂ面側温度制御系としては、図２の例とは異なり、制御機１５からの指令電圧を用いて放熱機１３に対して冷却／加熱動作を行う温度調整機３１と、放熱機１３とのみからなる制御系が形成されている。

即ち、温度調整機３１が、本発明の手法に係るＢ面側温度制御系の温度調整機の一実施の形態であって、上述した本発明の手法に従った冷却／加熱動作を行うことができる。

即ち、この温度調整機３１は、上述した本発明の手法に従った冷却／加熱動作を行う機能を有していれば足りる。従って、その機能の実現形態、即ち、温度調整機３１の構成は特に限定されない。

例えば、図２の例の温度調整機２３に与えられる指令値が電圧値であったときには、その温度調整機２３をそのまま温度調整機３１として採用することができる。さらに言えば、その温度調整機２３が、図１の冷却ファン１６であれば、その冷却ファン１６をそのまま温度調整機３１として採用することができる。

また例えば、図２の例の温度調整機２３に与えられる指令値が別の形態の信号であったときには、その温度調整機２３に対して、制御機１５からの指令電圧をその別の形態の信号の指令値に変換する機能をさらに搭載させたものを採用することができる。例えば、温度調整機２３が図１の冷却ファン１６であれば、冷却ファン１６と、制御機１５からの指令電圧（ペルチェ素子１２の駆動電圧）をその冷却ファン１６の動作指令に変換する装置等とからなるシステムを、温度調整機３１として採用することができる。

このような温度調整機３１の具体的な処理例が、図４のフローチャートに示されている。

ステップＳ１において、温度調整機３１は、制御機１５からペルチェ素子１２への指令電圧、即ち、ペルチェ素子１２の駆動電圧を取得する。

ステップＳ２において、温度調整機３１は、指令電圧値がゼロであるか否かを判定する。

指令電圧値がゼロであった場合には、ステップＳ２の処理でＹＥＳであると判定され、処理はステップＳ３に進む。ステップＳ３において、温度調整機３１は、調整動作を停止する。これにより、処理はステップＳ１１に進む。ただし、ステップＳ１１以降の処理については後述する。

これに対して、指令電圧値がゼロ以外であった場合には、ステップＳ２の処理でＮＯであると判定されて、処理はステップＳ４に進む。ステップＳ４において、温度調整機３１は、指令電圧値がプラス値であるか否かを判定する。

指令電圧値がプラス値であった場合には、ステップＳ４の処理でＹＥＳであると判定されて、処理はステップＳ５に進む。ステップＳ５において、温度調整機３１は、指令電圧値（絶対値）が閾値以上であるか否かを判定する。

プラスの指令電圧値（絶対値）が閾値以上であった場合、ステップＳ５の処理でＹＥＳであると判定されて、処理はステップＳ６に進む。ステップＳ６において、温度調整機３１は、強レベルの冷却動作を開始する。これにより、処理はステップＳ１１に進む。ただし、ステップＳ１１以降の処理については後述する。

これに対して、プラスの指令電圧値（絶対値）が閾値未満であった場合、ステップＳ５の処理でＮＯであると判定されて、処理はステップＳ７に進む。ステップＳ７において、温度調整機３１は、弱レベルの冷却動作を開始する。これにより、処理はステップＳ１１に進む。ただし、ステップＳ１１以降の処理については後述する。

一方、指令電圧値がマイナス値であった場合には、ステップＳ４の処理でＮＯであると判定されて、処理はステップＳ８に進む。ステップＳ８において、温度調整機３１は、指令電圧値（絶対値）が閾値以上であるか否かを判定する。

マイナスの指令電圧値（絶対値）が閾値以上であった場合、ステップＳ８の処理でＹＥＳであると判定されて、処理はステップＳ９に進む。ステップＳ９において、温度調整機３１は、強レベルの加熱動作を開始する。これにより、処理はステップＳ１１に進む。ただし、ステップＳ１１以降の処理については後述する。

これに対して、マイナスの指令電圧値（絶対値）が閾値未満であった場合、ステップＳ８の処理でＮＯであると判定されて、処理はステップＳ１０に進む。ステップＳ１０において、温度調整機３１は、弱レベルの加熱動作を開始する。これにより、処理はステップＳ１１に進む。ただし、ステップＳ１１以降の処理については後述する。

このようにして、ステップＳ３，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ９，Ｓ１０のうちの何れかの処理が実行されると、即ち、温度調整機３１の調整動作として、加熱動作、冷却動作、および停止動作のうちの何れかが開始すると、処理はステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１において、温度調整機３１は、所定時間が経過したか否かを判定する。

所定時間が経過していないと判定された場合、ステップＳ１１においてＮＯであると判定されて、処理はステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、温度調整機３１は、処理の終了が指示されたか否かを判定する。

ステップＳ１２において、処理の終了が指示されたと判定された場合、温度調整機３１の処理は終了となる。

これに対して、ステップＳ１２において、処理の終了がまだ指示されていないと判定された場合、処理はステップＳ１１に戻され、所定時間が経過したか否かが再度判定される。即ち、処理の終了が指示されない限り、所定時間が経過するまでの間、温度調整機３１は、ステップＳ１１，Ｓ１２のループ処理を繰り返すことで、ステップＳ３，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ９，Ｓ１０のうちの何れかの処理で開始した調整動作（調整動作の停止含む）の実行を維持する。

そして、所定時間が経過すると、ステップＳ１１の処理でＹＥＳであると判定されて、処理はステップＳ１に戻され、それ以降の処理が繰り返される。即ち、所定時間が経過する毎に、制御機１５からの指令電圧（その時点のペルチェ素子１２の駆動電圧）が新たに取得され、その電圧値に応じて温度調整機３１の調整動作がその都度更新されていく（現状の動作状態の維持も含む）ことになる。

なお、所定時間は、特に限定されず、設計者等が任意の時間を設定できる。例えば、秒や分単位の時間等を所定時間として設定することもできるし、リアルタイム制御を行うべく１クロックの時間等を所定時間として設定することもできる。

また、温度調整機３１の調整動作については、図４の例では、加熱動作と冷却動作との両者とも、強レベルと弱レベルとの２段階のレベルのみが採用されているが、図４の例に限定されず、任意の段階のレベルを採用することができる。ここで、任意の段階とは、レベルが離散的に変化する場合の段階だけではなく、連続的に変化する場合の段階（無限段階）まで含む広義な概念である。また、加熱動作と冷却動作とのレベルの段階数は、必ずしも一致させる必要はなく、それぞれ独自に設定可能である。

このように、本発明の手法が適用された図３の例の温度制御システムは、図２の例と比較して、Ｂ面側温度制御系の構成を簡素化することができるので、即ち、Ｂ面側温度制御系の制御機として、ペルチェ素子１２の駆動電圧（指令電圧）を与える制御機１５を併用することができ、さらにそれに伴い温度センサ２１も不要になるので、システム全体としての構造がシンプルになる。

換言すると、図３の例の温度制御システムは、図２の例と比較して、温度センサの数を削減でき、また、ペルチェ素子１２の取り付け構造（特にＢ面側）に係わる部分も簡素化できるので、低コスト化が可能となる。

また、制御対象１１の加熱動作と冷却動作の両立については、図１の従来のシステムでは実現困難であり、また、図２の例の温度制御システムでは実現可能であるが、動作の効率の面で問題があった。これに対して、図３の例の温度制御システムでは、制御対象１１の加熱動作と冷却動作の両立が効率的に実現できるようになり、ひいては、制御可能な温度範囲も拡大可能となる。かかる効果は、制御対象１１が、熱変化が激しく、かつ制御範囲の要求も厳しい対象、例えば、反射型液晶パネル等であった場合に、より顕著なものとなる。換言すると、熱変化が激しく、かつ制御範囲の要求も厳しい対象、例えば、反射型液晶パネル等を制御対象１１として採用する場合には、図３の温度制御システムを構築するとよい。

さらにまた、図３の例の温度制御システムは、図１の従来の例や図２の例と比較して、効率的な冷却（ペルチェ駆動の負荷に応じた冷却）を行うことができるので、システム全体の省電力化が図れるとともに、Ｂ面側温度制御系の温度調整機として冷却ファン等が含まれる場合にはその冷却ファン等の動作の音レベルが低減し、システム全体の静音化も図れるようになる。

ところで、上述した一連の処理、例えば図４の例の処理等は、ハードウエアにより実行させることもできるが、ソフトウエアにより実行させることができる。

この場合、制御機１５や温度調整機３１等の少なくとも一部として、例えば、図５に示されるコンピュータを採用することもできる。

図５において、CPU（Central Processing Unit）１０１は、ROM（Read Only Memory）１０２に記録されているプログラム、または記憶部１０８からRAM（Random Access Memory）１０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM１０３にはまた、CPU１０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。

CPU１０１、ROM１０２、およびRAM１０３は、バス１０４を介して相互に接続されている。このバス１０４にはまた、入出力インタフェース１０５も接続されている。

入出力インタフェース１０５には、キーボード、マウスなどよりなる入力部１０６、ディスプレイなどよりなる出力部１０７、ハードディスクなどより構成される記憶部１０８、および、モデム、ターミナルアダプタなどより構成される通信部１０９が接続されている。通信部１０９は、インターネットを含むネットワークを介して他の装置（図示せず）との間で行う通信を制御する。

入出力インタフェース１０５にはまた、必要に応じてドライブ１１０が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア１１１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部１０８にインストールされる。

一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。

このようなプログラムを含む記録媒体は、図５に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フロッピディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク（ＭＤ（Mini-Disk）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア（パッケージメディア）１１１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されているROM１０２や、記憶部１０８に含まれるハードディスクなどで構成される。

なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

従来の温度制御システムの構成例を示すブロック図である。 本発明が適用される温度制御システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 本発明が適用される温度制御システムの一実施の形態であって、図２の例とは異なる実施の形態の構成例を示すブロック図である。 図３の温度制御システムのＢ面側温度制御系における温度調整機の処理例を説明するフローチャートである。 本発明が適用される処理をソフトウエアで実行させる場合のコンピュータの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１１ 制御対象， １２ ペルチェ素子， １３ 放熱機， １４ 温度センサ， １５ 制御機， ２１ 温度センサ， ２２ 制御機， ２３ 温度調整機， ３１ 温度調整機， １０１ ＣＰＵ， １０２ ＲＯＭ， １０３ ＲＡＭ， １０８ 記憶部， １１１ リムーバブルメディア

Claims (7)

1. ペルチェ素子のＡ面側に配置される制御対象の温度を制御する温度制御装置において、
   前記ペルチェ素子の駆動電圧に基づいて、前記ペルチェ素子の前記Ａ面に対向するＢ面側の温度を調整する調整動作を行う温度調整機
   を備える温度制御装置。
2. 前記温度調整機は、
   前記駆動電圧がプラスの電圧であった場合には、前記調整動作として、前記ペルチェ素子の前記Ｂ面側の温度を下降させる温度下降動作を行い、
   前記駆動電圧がマイナスの電圧であった場合には、前記調整動作として、前記ペルチェ素子の前記Ｂ面側の温度を上昇させる温度上昇動作を行い、
   前記駆動電圧がゼロと判断できる場合には、前記調整動作を停止する
   請求項１に記載の温度制御装置。
3. 前記温度調整機は、さらに、前記駆動電圧の電圧値に応じて、前記温度下降動作または前記温度上昇動作の度合いを可変させる
   請求項２に記載の温度制御装置。
4. 前記ペルチェ素子の前記Ｂ面側に配置される放熱機をさらに備え、
   前記温度調整機は、前記調整動作として、前記放熱機の温度を調整する動作を行う
   請求項１に記載の温度制御装置。
5. 前記制御対象の温度を検出する温度センサと、
   前記温度センサの検出温度に基づいて、前記駆動電圧として、プラスまたはマイナスの電圧値を決定し、前記ペルチェ素子に印加する制御機と
   をさらに備え、
   前記温度調整機は、前記制御機から前記ペルチェ素子に印加された前記駆動電圧に基づいて、前記調整動作を行う
   請求項１に記載の温度制御装置。
6. ペルチェ素子のＡ面側に配置される制御対象の温度を制御する温度制御装置の温度制御方法において、
   前記ペルチェ素子の駆動電圧に基づいて、前記ペルチェ素子の前記Ａ面に対向するＢ面側の温度を調整する調整動作を行う
   ステップを含む温度制御方法。
7. ペルチェ素子のＡ面側に配置される制御対象の温度を制御する温度制御装置に含まれる、前記ペルチェ素子の前記Ａ面に対向するＢ面側の温度を調整する調整動作を行う温度調整機を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
   前記ペルチェ素子の駆動電圧に基づいて、前記温度調整機の調整動作を制御する
   ステップを含むプログラム。

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