温度制御回路、恒温槽型圧電発振器、電子機器及び温度制御方法
【課題】広い温度範囲にわたって温度制御偏差を小さくすることが容易な温度制御回路、高温槽型圧電発振器、電子機器及び温度制御方法を提供すること。
【解決手段】差動増幅器２０（増幅器の一例）は、被加熱物又はパワートランジスター３０に近在して設置されるＮＴＣサーミスター１１（第１の感温素子の一例）の検出値に基づいてパワートランジスター３０の発熱量を制御する第１の制御、被加熱物及びパワートランジスター３０から離間してそれぞれ設置されるＮＴＣサーミスター１２（第２の感温素子の一例）及びＮＴＣサーミスター１３（第３の感温素子の一例）の各検出値に基づいてパワートランジスター３０の発熱量を制御する第２の制御及び第３の制御を行う。特に、差動増幅器２０は、ＮＴＣサーミスター１２が検出する温度が低いほど第２の制御の比率を大きくし、ＮＴＣサーミスター１３が検出する温度が高いほど第３の制御の比率を大きくする。
【解決手段】差動増幅器２０（増幅器の一例）は、被加熱物又はパワートランジスター３０に近在して設置されるＮＴＣサーミスター１１（第１の感温素子の一例）の検出値に基づいてパワートランジスター３０の発熱量を制御する第１の制御、被加熱物及びパワートランジスター３０から離間してそれぞれ設置されるＮＴＣサーミスター１２（第２の感温素子の一例）及びＮＴＣサーミスター１３（第３の感温素子の一例）の各検出値に基づいてパワートランジスター３０の発熱量を制御する第２の制御及び第３の制御を行う。特に、差動増幅器２０は、ＮＴＣサーミスター１２が検出する温度が低いほど第２の制御の比率を大きくし、ＮＴＣサーミスター１３が検出する温度が高いほど第３の制御の比率を大きくする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度制御回路、恒温槽型圧電発振器、電子機器及び温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信機器あるいは測定器等の基準の周波数信号源に用いられる水晶発振器は、温度変化に対して高い精度で出力周波数が安定していることが要求される。一般に、水晶発振器の中でも極めて高い周波数安定度が得られるものとして、恒温槽型水晶発振器（ＯＣＸＯ：Oven Controlled Crystal Oscillator）が知られている。ＯＣＸＯは、一定温度に制御された恒温槽内に水晶振動子を収納したものであり、極めて高い周波数安定度を実現するためには、周囲温度の変化に対する恒温槽の温度制御偏差をできる限り小さくすることが重要である。例えば、特許文献１では、クローズドループコントロール（主の温度制御）用のサーミスターをヒーターに近接した位置に設置するとともに、オープンループコントロール（補正制御）用のサーミスターをヒーターから離れた位置に設置し、クローズドループコントロールによって発生する温度制御偏差をオープンループコントロールによって補正することにより、極めて高い精度の温度制御を実現する温度制御回路が提案されている。この温度制御回路を用いることにより、周囲温度の変化に対して極めて高い周波数安定度のＯＣＸＯを実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１６５６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、最近では、例えば、携帯電話の基地局が屋外に設置される場合など、その周波数信号源に用いられるＯＣＸＯは、−４０℃〜＋８５℃の広い温度範囲で１０−８〜１０−９オーダー（ｐｐｂオーダー）の極めて高い周波数安定度が要求される場合がある。ｐｐｂオーダーの周波数安定度を実現するためには、−４０℃〜＋８５℃の範囲で温度制御偏差の幅が１℃以下になるような極めて高い精度の温度制御を行う必要がある。このような極めて高い精度の温度制御を行うためには、比較的感度の高いサーミスターを用いるのが有利であり、また、適切な感度のサーミスターを選択する必要がある。そのため、感度が高く種類が豊富で入手も容易なＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスターが使用される場合が多い。
【０００５】
ところが、ＮＴＣサーミスターを用いて特許文献１の温度制御回路を用いた場合、例えば−１０℃〜７０℃のような動作温度範囲であれば問題となることはないが、−４０℃〜８５℃のような広い動作温度範囲の場合、−４０℃〜−１０℃ではＮＴＣサーミスターの抵抗値が急激に変化することから、本来の主の温度制御よりも大きな補正制御が加わることとなり、温度制御異常を示すという問題があった。ＮＴＣサーミスターの感度を下げることで低温側での温度制御偏差を小さくすることもできるが、逆に、高温側の温度制御偏差が大きくなってしまい、広い温度範囲にわたって温度制御偏差を小さくすることは困難であった。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、広い温度範囲にわたって温度制御偏差を小さくすることが容易な温度制御回路、高温槽型圧電発振器、電子機器及び温度制御方法を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は、被加熱物の温度を制御する温度制御回路であって、前記被加熱物を加熱する発熱素子と、前記被加熱物又は前記発熱素子の温度を測定できる位置に近在して設置される第１の感温素子と、前記被加熱物及び前記発熱素子の周囲の温度を測定できる位置に離間して設置される第２の感温素子及び第３の感温素子と、前記第１の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第１の制御、前記第２の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第２の制御及び前記第３の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第３の制御を行う増幅器と、を含み、前記増幅器は、前記第２の感温素子が検出する温度が低いほど前記第２の制御の比率を大きくし、前記第３の感温素子が検出する温度が高いほど前記第３の制御の比率を大きくする、温度制御回路である。
【０００８】
本発明の温度制御回路では、第１の感温素子を被加熱物又は発熱素子に近在して設置することで、被加熱物の温度に基づく第１の制御を主制御とする温度制御が行われる。また、第２の感温素子及び第３の感温素子を被加熱物及び発熱素子から離間して設置することで、周囲温度に基づく第２の制御及び第３の制御を主制御に対する補正制御とする温度制御が行われる。そして、周囲温度が低いほど第２の制御が支配的になり、周囲温度が高いほど第３の制御が支配的になるので、第２の制御の感度と第３の制御の感度を別個に調整することで、広い温度範囲にわたって温度制御偏差を小さくすることができる。
【０００９】
（２）この温度制御回路において、前記増幅器は、前記第２の感温素子の検出値の変化に応じて一方の入力電圧が変化するとともに、前記第３の感温素子の検出値の変化に応じて他方の入力電圧が変化する差動増幅器であるようにしてもよい。
【００１０】
このようにサーミスターと差動増幅器を用いることで、比較的簡単な構成で第２制御と第３制御を実現することができる。
【００１１】
（３）この温度制御回路は、前記第３の感温素子と並列に接続される抵抗をさらに含み、前記第３の感温素子と前記抵抗の合成抵抗値の変化に応じて、前記差動増幅器の前記他方の入力電圧が変化するようにしてもよい。
【００１２】
このように第３の感温素子と抵抗の並列回路の合成抵抗値の温度変化を利用すれば、第３の感温素子の感度を調整することで、第３の制御を実現することができる。
【００１３】
（４）この温度制御回路において、前記第１の感温素子は、前記第２の感温素子と直列に接続され、前記第１の感温素子と前記第２の感温素子の合成抵抗値の変化に応じて、前記差動増幅器の前記一方の入力電圧が変化するようにしてもよい。
【００１４】
このように第１の感温素子と第２の感温素子の合成抵抗値の温度変化を利用すれば、第１の感温素子の感度と第２の感温素子の感度を調整することで、第１の制御と第２の制御を効率的に実現することができる。
【００１５】
（５）この温度制御回路において、前記第１の感温素子は、前記第３の感温素子と前記抵抗の並列回路と直列に接続され、前記並列回路と前記第１の感温素子の合成抵抗値の変化に応じて、前記差動増幅器の前記他方の入力電圧が変化するようにしてもよい。
【００１６】
このように第１の感温素子と、第３の感温素子と抵抗の並列回路との合成抵抗値の温度変化を利用すれば、第１の感温素子の感度と第３の感温素子の感度を調整することで、第１の制御と第３の制御を効率的に実現することができる。
【００１７】
（６）この温度制御回路において、前記第２の感温素子及び前記第３の感温素子は、負の温度係数を有し非線形な抵抗−温度特性を示すサーミスターであるようにしてもよい。
【００１８】
第２の感温素子及び第３の感温素子としてこのようなサーミスターを用いることで、第２の感温素子が検出する温度が低いほど第２の制御の比率を大きくし、第３の感温素子が検出する温度が高いほど第３の制御の比率を大きくする温度制御を比較的容易に実現することができる。
【００１９】
（７）本発明は、上記のいずれかの温度制御回路と、圧電振動子と、を含む、恒温槽型圧電発振器である。
【００２０】
本発明によれば、広い温度範囲にわたって温度制御偏差が小さく、周波数安定度が極めて高い恒温槽型圧電発振器を実現することができる。
【００２１】
（８）本発明は、上記のいずれかの温度制御回路を含む、電子機器である。
【００２２】
本発明によれば、広い温度範囲にわたって高い精度の処理を行うことができる電子機器を実現することができる。
【００２３】
（９）本発明は、被加熱物の温度を制御する温度制御方法であって、発熱素子を用いて前記被加熱物を加熱する加熱工程と、前記被加熱物又は前記発熱素子の温度を測定できる位置に近在して設置される第１の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第１の制御、前記被加熱物及び前記発熱素子の周囲の温度を測定できる位置に離間して設置される第２の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第２の制御及び前記被加熱物及び前記発熱素子から離れた位置に設置される第３の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第３の制御を行う制御工程と、を含み、前記制御工程において、前記第２の感温素子が検出する温度が低いほど前記第２の制御の比率を大きくし、前記第３の感温素子が検出する温度が高いほど前記第３の制御の比率を大きくする、温度制御方法である。
【００２４】
本発明によれば、第２の制御の感度と第３の制御の感度を別個に調整することで、広い温度範囲にわたって温度制御偏差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態の温度制御回路の回路図。
【図２】クローズドループコントロールによる温度制御動作を示すフローチャート図。
【図３】オープンループコントロールによる温度制御動作を示すフローチャート図。
【図４】ＮＴＣサーミスターの抵抗−温度特性の一例を示す図。
【図５】差動増幅器の非反転入力端子（＋入力端子）の電位の温度特性を示す図。
【図６】第２実施形態の温度制御回路の回路図。
【図７】本実施形態の恒温槽型圧電発振器の構造の概略を示す図。
【図８】本実施形態のＯＣＸＯの温度制御特性の一例を示す図。
【図９】比較例のＯＣＸＯの温度制御特性の一例を示す図。
【図１０】電子機器の機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２７】
１．温度制御回路
１−１．第１実施形態
［構成］
図１は、第１実施形態の温度制御回路の回路図である。ＮＴＣサーミスター１１は、第１端子が外部端子２と接続され、第２端子がＮＴＣサーミスター１２の第１端子と接続されている。ＮＴＣサーミスター１２の第２端子は設定温度調整抵抗４０の第１端子及び抵抗４３の第１端子と接続され、設定温度調整抵抗４０の第２端子は、外部端子４と接続されている。抵抗４３の第２端子は、差動増幅器２０の反転入力端子（−入力端子）、抵抗４４の第１端子及びコンデンサー５０の第１端子と接続されている。抵抗４４の第２端子は、差動増幅器２０の出力端子及び抵抗４５の第１端子と接続されており、コンデンサー５０の第２端子は外部端子４と接続されている。
【００２８】
抵抗４１は、第１端子が外部端子２と接続され、第２端子が差動増幅器２０の２０の非反転入力端子（＋入力端子）、抵抗４２の第１端子及びＮＴＣサーミスター１３の第１端子と接続されている。抵抗４２の第２端子とＮＴＣサーミスター１３の第２端子は外部端子４と接続されている。
【００２９】
抵抗４５の第２端子は、パワートランジスター３０のベース端子とコンデンサー５１の第１端子に接続されており、コンデンサー５１の第２端子は、外部端子４と接続されている。
【００３０】
パワートランジスター３０のエミッター端子は外部端子３と接続され、コレクター端子は、抵抗４６の第１端子と接続されている。抵抗４６の第２端子は外部端子４と接続されている。
【００３１】
外部端子２には外部から基準電位Ｖｒｅｆが供給され、外部端子３には外部から電源電位Ｖｃｃが供給される。また、外部端子４は接地され、接地電位ＧＮＤが供給される。基準電位Ｖｒｅｆと接地電位ＧＮＤの間には交流ノイズ除去用のコンデンサー５２が接続され、電源電位Ｖｃｃと接地電位ＧＮＤの間には交流ノイズ除去用のコンデンサー５３が接続されている。また、差動増幅器２０には、外部端子３と外部端子４からそれぞれ電源電位Ｖｃｃと接地電位ＧＮＤが供給される。
【００３２】
パワートランジスター３０（発熱素子の一例）は、被加熱物（図示しない）に近在して設置され、コレクター端子の放熱を利用して被加熱物を加熱するＮＰＮ型のバイポーラートランジスターである。コレクター端子の放熱量（発熱量）は、パワートランジスター３０を流れる電流量に応じて変化する。抵抗４６は、パワートランジスター３０を流れる電流を制限するための抵抗である。
【００３３】
ＮＴＣサーミスター１１（第１の感温素子の一例）は、被加熱物又はパワートランジスター３０に近在して設置され、被加熱物の温度に応じて抵抗値を変化させる。ＮＴＣサーミスター１２（第２の感温素子の一例）及びＮＴＣサーミスター１３（第３の感温素子の一例）は、被加熱物及びパワートランジスター３０から離れた位置に設置され、被加熱物の周囲温度に応じて抵抗値を変化させる。例えば、ＮＴＣサーミスター１１を被加熱物又はパワートランジスター３０から所定距離以内に設置し（密接させて設置する場合も含む）、ＮＴＣサーミスター１２及びＮＴＣサーミスター１３を被加熱物及びパワートランジスター３０から所定距離以上離して設置する。ＮＴＣサーミスター１１は、被加熱物の温度に応じて抵抗値を変化させることでクローズドループコントロール用の温度センサーとして機能し、ＮＴＣサーミスター１２及びＮＴＣサーミスター１３は、周囲温度に応じて抵抗値を変化させることでオープンループコントロール用の温度センサーとして機能する。
【００３４】
差動増幅器２０（増幅器の一例）は、ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値（第１の感温素子の検出値）に基づいてパワートランジスター３０の発熱量を制御する第１の制御、ＮＴＣサーミスター１２の抵抗値（第２の感温素子の検出値）に基づいてパワートランジスター３０の発熱量を制御する第２の制御及びＮＴＣサーミスター１３の抵抗値（第３の感温素子の検出値）に基づいてパワートランジスター３０の発熱量を制御する第３の制御を行う。特に、差動増幅器２０は、ＮＴＣサーミスター１２の抵抗値が高い（第２の感温素子が検出する温度が低い）ほど第２の制御の比率を大きくし、ＮＴＣサーミスター１３の抵抗値が低い（第３の感温素子が検出する温度が高い）ほど第３の制御の比率を大きくする。すなわち、差動増幅器２０は、周囲温度が低いほどＮＴＣサーミスター１２の抵抗値に基づくパワートランジスター３０の発熱量の変化率を大きくし、周囲温度が高いほどＮＴＣサーミスター１３の抵抗値がに基づくパワートランジスター３０の発熱量の変化率を大きくする。
【００３５】
この差動増幅器２０の出力は、抵抗４５とコンデンサー５１で構成されるローパスフィルターを介してパワートランジスター３０のベースに入力され、コレクター端子を流れる電流量が制御される。ＮＴＣサーミスター１１、ＮＴＣサーミスター１２、設定温度調整抵抗４０は、基準電位Ｖｒｅｆと接地電位ＧＮＤの間に直列に接続されており、抵抗４３の第１端子の電位は、ＮＴＣサーミスター１１、ＮＴＣサーミスター１２、設定温度調整抵抗４０の抵抗比に応じて決まる。また、抵抗４１と、抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の並列回路とが基準電位Ｖｒｅｆと接地電位ＧＮＤの間に直列に接続されており、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位は、抵抗４１と、抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の合成抵抗との抵抗比に応じて決まる。
【００３６】
［温度制御動作］
次に、本実施形態の温度制御回路の動作について説明する。
【００３７】
まず、図２を参照しながら、クローズドループコントロールによる温度制御について説明する。図２は、クローズドループコントロールによる温度制御のフローチャート図である。被加熱物の温度が設定温度よりも低い場合（Ｓ１０のＹ）、ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値に応じてパワートランジスター３０の発熱量を制御しながら被加熱物を加熱する（Ｓ１２）。具体的には、被加熱物の温度が設定温度と一致する時にＮＴＣサーミスター１１の抵抗値が所定値になり、抵抗４３の第１端子の電位と差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位が一致するようになっている。従って、被加熱物の温度が設定温度よりも低い場合は、ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値が所定値よりも高いため、抵抗４３の第１端子の電位が差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位よりも低い。そのため、差動増幅器２０の出力電位、すなわちパワートランジスター３０のベース電位が閾値よりも高く、パワートランジスター３０がオンして発熱する。被加熱物がパワートランジスター３０によって加熱され、被加熱物の温度が上昇すると、ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値が下がるので、抵抗４３の第１端子の電位が上昇する。これに対して、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位はほとんど変化しない。従って、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）と抵抗４３の第１端子の間の電位差が小さくなる。これにより差動増幅器２０の出力電位が低下するので、パワートランジスター３０のベース電位が低下し、コレクター端子に流れる電流が減少する。その結果、コレクタ端子からの放熱量が減少する。
【００３８】
被加熱物の温度が設定温度よりも高くなると（Ｓ１４のＹ）、パワートランジスター３０がオフして被加熱物の加熱を停止する（Ｓ１６）。具体的には、被加熱物の温度が設定温度よりも高くなると、ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値が所定値よりも低くなるため、抵抗４３の第１端子の電位が差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位よりも高くなる。そのため、差動増幅器２０の出力電位、すなわちパワートランジスター３０のベース電位が閾値よりも低くなり、パワートランジスター３０がオフして発熱を停止する。そして、被加熱物の温度が設定温度よりも低くなると（Ｓ１０のＹ）、パワートランジスター３０がオンして再び被加熱物を加熱する（Ｓ１２）。
【００３９】
以上のＳ１０〜Ｓ１６の処理を被加熱物の温度に応じて繰り返し行い、被加熱物の温度が設定温度で安定すると（Ｓ１４のＮ）、クローズドループコントロールによる温度制御を終了する。このように、被加熱物の温度変化に応じたＮＴＣサーミスター１１の抵抗値の変化を利用して、被加熱物の温度が設定温度になるようにクローズドループコントロールによる主制御（第１の制御）が行われる。なお、設定温度調整抵抗４０の抵抗値を調整することで設定温度を決めることができる。すなわち、設定温度調整抵抗４０の抵抗値が大きいほど抵抗４３の第１端子の電位が高いので差動増幅器２０の出力電位はより低くなる。そのため、パワートランジスター３０のベース電位がより低くなり、コレクター端子に流れる電流はより小さい。従って、設定温度調整抵抗４０の抵抗値が大きいほどコレクタ端子からの放熱量がより小さくなり、被加熱物の設定温度がより低くなる。
【００４０】
しかしながら、クローズドループコントロールによる温度制御は周囲温度を考慮したものではないので、ＮＴＣサーミスター１１と被加熱物の間に熱勾配が生じ、クローズドループコントロールだけでは周囲温度に対して正の傾きを持つ温度制御偏差が発生してしまう。そこで、オープンループコントロールによる温度制御によりこの温度制御偏差を補正する。
【００４１】
次に、図３を参照しながら、オープンループコントロールによる温度制御動作について説明する。図３は、オープンループコントロールによる温度制御のフローチャート図である。クローズドループコントロールによる温度制御が終了した後、周囲温度が上昇すると（Ｓ２０のＹ）、ＮＴＣサーミスター１２，１３の抵抗値が下がり（Ｓ２２）、パワートランジスター３０がオフして被加熱物の加熱を停止する（Ｓ２４）。具体的には、周囲温度が上昇すると、ＮＴＣサーミスター１２の抵抗値が下がるので、抵抗４３の第１端子の電位が上昇する。これに対して、ＮＴＣサーミスター１３の抵抗値が下がるので、抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の合成抵抗値が下がり、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位は低下する。これにより、抵抗４３の第１端子の電位が差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位よりも高くなり、差動増幅器２０の出力電位、すなわちパワートランジスター３０のベース電位が閾値よりも低くなり、パワートランジスター３０がオフして発熱を停止する。
【００４２】
一方、周囲温度が低下すると（Ｓ２６のＹ）、ＮＴＣサーミスター１２，１３の抵抗値が上がり（Ｓ２８）、ＮＴＣサーミスター１２，１３の抵抗値に応じてパワートランジスター３０の発熱量を制御しながら被加熱物を加熱する（Ｓ３０）。具体的には、周囲温度が低下すると、ＮＴＣサーミスター１２の抵抗値が上がるので、抵抗４３の第１端子の電位が低下する。これに対して、ＮＴＣサーミスター１３の抵抗値が上がるので、抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の合成抵抗値が上がり、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位は上昇する。これにより、抵抗４３の第１端子の電位が差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位よりも低くなり、差動増幅器２０の出力電位、すなわちパワートランジスター３０のベース電位が閾値よりも高くなり、パワートランジスター３０がオンして発熱する。
【００４３】
以上のＳ２０〜Ｓ３０の処理を周囲温度に応じて繰り返し行い、周囲温度が安定すると（Ｓ２６のＮ）、オープンループコントロールによる温度制御を終了する。このように、周囲温度の変化に応じたＮＴＣサーミスター１２、１３の抵抗値の変化を利用して、周囲温度が上昇するとパワートランジスター３０の発熱を停止させ、周囲温度が低下するとＮＴＣサーミスター１２、１３の抵抗値に応じてパワートランジスター３０を発熱させるようにオープンループコントロールによる補正制御（第２の制御，第３の制御）が行われる。
【００４４】
実際の設計では、クローズドループコントロールによる主制御とオープンループコントロールによる補正制御のバランスを考慮して、ＮＴＣサーミスター１１、１２、１３の各抵抗値やＢ定数を決定する必要がある。
【００４５】
例えば、抵抗４１と抵抗４２を流れる電流を制限するために、抵抗４１と抵抗４２を数ｋΩ〜数十ｋΩに設定する。この場合、ＮＴＣサーミスター１３によるオープンループコントロールの感度を確保するために、例えば、ＮＴＣサーミスター１３の抵抗値を常温でＭΩオーダーに設定する。また、ＮＴＣサーミスター１３のＢ定数を大きくすることで、このオープンループコントロールの感度を高くすることができる。
【００４６】
図４に、ＮＴＣサーミスター１３の抵抗−温度特性の一例を示す。図４において、横軸は温度、縦軸はＮＴＣサーミスター１３の抵抗値である。図４の例では、ＮＴＣサーミスター１３は、２５℃での抵抗値が２ＭΩ、Ｂ定数が４９５０Ｋであり、負の温度係数を有するため温度が高いほど抵抗値が小さい。また、低温になるほど温度変化に対する抵抗値変化が大きい非線形の抵抗−温度特性を示している。
【００４７】
また、図５は、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位の温度特性を示す図である。図５において、横軸は温度、縦軸は差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位である。Ｇ１は、抵抗４１を１０ｋΩ、抵抗４２を２２ｋΩ、ＮＴＣサーミスター１３の常温での抵抗値を∞に設定した場合の温度特性を示す。この場合、抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の合成抵抗値は温度に関係なくほぼ２２ｋΩで一定なので、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位はほぼ一定である。Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４は、図４に示した抵抗−温度特性を有するＮＴＣサーミスター１３に対して、抵抗４１と抵抗４２の抵抗値を３通りに変えて設定した場合の温度特性を示す。Ｇ２では抵抗４１を１０ｋΩ、抵抗４２を２２ｋΩに設定し、Ｇで３は抵抗４１を５ｋΩ、抵抗４２を１１ｋΩに設定し、Ｇ４では抵抗４１を１ｋΩ、抵抗４２を２．２ｋΩに設定している。Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４のいずれの場合でも、２５℃よりも低い低温側ではＮＴＣサーミスター１３の抵抗値が非常に大きいため抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の合成抵抗値はほぼ抵抗４２の抵抗値と等しく、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位はほとんど変化しない。つまり、低温側ではＮＴＣサーミスター１３によるオープンループコントロールはほとんど機能しない。一方、２５℃よりも高い高温側では、高温になるにつれてＮＴＣサーミスター１３の抵抗値が抵抗４２の抵抗値に近づき、抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の合成抵抗値が下がる。そのため、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位は高温になるほど下がる。つまり、高温側ではＮＴＣサーミスター１３によるオープンループコントロールが有効に機能する。そして、抵抗４１や抵抗４２の抵抗値が小さいほど、ＮＴＣサーミスター１３によるオープンループコントロールの感度が相対的に高くなる。
【００４８】
また、例えば、ＮＴＣサーミスター１１、ＮＴＣサーミスター１２、抵抗４０を流れる電流を制限するために、ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値を常温（２５℃）で１０ｋΩ程度に設定し、ＮＴＣサーミスター１２の抵抗値を常温で１００Ω〜１５０Ω程度（ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値の１／１００程度）に設定する。図示しないが、ＮＴＣサーミスター１１やＮＴＣサーミスター１２は、抵抗値が異なる点を除いて図４と同様の抵抗−温度特性を示す。従って、このように設定すれば、ＮＴＣサーミスター１２によるオープンループコントロールは、周囲温度が常温よりも高い高温側ではほとんど効かないが、周囲温度が常温よりも低い低温側では有効になる。つまり、ＮＴＣサーミスター１１によるクローズドループコントロールで発生する低温側の温度制御偏差を、ＮＴＣサーミスター１２によるオープンループコントロールで補正することができる。
【００４９】
このように、第１実施形態の温度制御回路によれば、クローズドループコントロール（第１の制御）で発生する低温側の温度制御偏差を主にＮＴＣサーミスター１２によるオープンループコントロール（第２の制御）で補正し、クローズドループコントロール（第１の制御）で発生する高温側の温度制御偏差を主にＮＴＣサーミスター１３によるオープンループコントロール（第３の制御）で補正することができる。つまり、低温側と高温側の補正を２系統のオープンループコントロールで別個に行うことができるので、この２系統のオープンループコントロールの感度を別個に調整することにより、広い温度範囲にわたって温度制御偏差を小さい高い精度の温度制御を実現することができる。
【００５０】
１−２．第２実施形態
［構成］
図６は、第２実施形態の温度制御回路の回路図である。図６において、図１と同じ構成要素には同じ符号を付している。第２実施形態の温度制御回路１では、ＮＴＣサーミスター１１の接続位置が第１実施形態と異なる。すなわち、第２実施形態では、ＮＴＣサーミスター１１は、第１端子が抵抗４１の第２端子及び差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）と接続され、第２端子が抵抗４２の第１端子及びＮＴＣサーミスター１３の第１端子と接続されている。また、ＮＴＣサーミスター１２の第１端子は、外部端子２及び抵抗４１の第１端子と接続されている。図６におけるその他の接続関係については、図１と同じであるため、その説明を省略する。
【００５１】
第２実施形態においても、ＮＴＣサーミスター１１は、被加熱物又はパワートランジスター３０に近在して配置され、クローズドループコントロール用の温度センサーとして機能する。また、ＮＴＣサーミスター１２及びＮＴＣサーミスター１３は、被加熱物及びパワートランジスター３０から離れた位置に配置され、オープンループコントロール用の温度センサーとして機能する。ＮＴＣサーミスター１２と設定温度調整抵抗４０は、基準電位Ｖｒｅｆと接地電位ＧＮＤの間に直列に接続されており、抵抗４３の第１端子の電位は、ＮＴＣサーミスター１２と設定温度調整抵抗４０の抵抗比に応じて決まる。また、抵抗４１、ＮＴＣサーミスター１１、抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の並列回路が基準電位Ｖｒｅｆと接地電位ＧＮＤの間に直列に接続されており、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位は、抵抗４１、ＮＴＣサーミスター１１、抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の合成抵抗の抵抗比に応じて決まる。
【００５２】
［温度制御動作］
次に、第２実施形態の温度制御回路の動作について説明する。
【００５３】
まず、クローズドループコントロールによる温度制御について説明する。なお、第２実施形態のクローズドループコントロールによる温度制御のフローチャート図は図２と同様であるので図示を省略する。本実施形態においても、被加熱物の温度が設定温度と一致する時にＮＴＣサーミスター１１の抵抗値が所定値になり、抵抗４３の第１端子の電位と差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位が一致するようになっている。従って、被加熱物の温度が設定温度よりも低い場合は、ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値が所定値よりも高いため、抵抗４３の第１端子の電位が差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位よりも低い。そのため、差動増幅器２０の出力電位、すなわちパワートランジスター３０のベース電位が閾値よりも高く、パワートランジスター３０がオンして発熱する。被加熱物がパワートランジスター３０によって加熱され、被加熱物の温度が上昇すると、ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値が下がるので、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位が低下する。これに対して、抵抗４３の第１端子の電位はほとんど変化しない。従って、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）と抵抗４３の第１端子の間の電位差が小さくなる。これにより差動増幅器２０の出力電位が低下するので、パワートランジスター３０のベース電位が低下し、コレクター端子に流れる電流が減少する。その結果、コレクタ端子からの放熱量が減少する。
【００５４】
被加熱物の温度が設定温度よりも高くなると、ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値が所定値よりも低くなるため、抵抗４３の第１端子の電位が差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位よりも高くなる。そのため、差動増幅器２０の出力電位、すなわちパワートランジスター３０のベース電位が閾値よりも低くなり、パワートランジスター３０がオフして発熱を停止する。そして、被加熱物の温度が設定温度よりも低くなると、パワートランジスター３０がオンして再び被加熱物を加熱する。
【００５５】
このように、被加熱物の温度変化に応じたＮＴＣサーミスター１１の抵抗値の変化を利用して、被加熱物の温度が設定温度になるようにクローズドループコントロールによる主制御（第１の制御）が行われる。なお、第１実施形態と同様に、設定温度調整抵抗４０の抵抗値を調整することで設定温度を決めることができる。
【００５６】
次に、オープンループコントロールによる温度制御動作について説明する。なお、第２実施形態のオープンループコントロールによる温度制御のフローチャート図は図３と同様であるので図示を省略する。周囲温度が上昇すると、ＮＴＣサーミスター１３の抵抗値が下がるので抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の合成抵抗値が下がり、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位が低下する。これに対して、ＮＴＣサーミスター１２の抵抗値が下がるので、抵抗４３の第１端子の電位は上昇する。これにより、抵抗４３の第１端子の電位が差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位よりも高くなり、差動増幅器２０の出力電位、すなわちパワートランジスター３０のベース電位が閾値よりも低くなり、パワートランジスター３０がオフして発熱を停止する。
【００５７】
一方、周囲温度が低下すると、ＮＴＣサーミスター１３の抵抗値が上がるので抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の合成抵抗値が上がり、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位が上昇する。これに対して、ＮＴＣサーミスター１２の抵抗値が上がるので、抵抗４３の第１端子の電位は低下する。これにより、抵抗４３の第１端子の電位が差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位よりも低くなり、差動増幅器２０の出力電位、すなわちパワートランジスター３０のベース電位が閾値よりも高くなり、パワートランジスター３０がオンして発熱する。
【００５８】
このように、周囲温度の変化に応じたＮＴＣサーミスター１２、１３の抵抗値の変化を利用して、周囲温度が上昇するとパワートランジスター３０の発熱を停止させ、周囲温度が低下するとＮＴＣサーミスター１２、１３の抵抗値に応じてパワートランジスター３０を発熱させるようにオープンループコントロールによる補正制御（第２の制御，第３の制御）が行われる。
【００５９】
なお、第１実施形態で説明したのと同様に、実際の設計では、クローズドループコントロールによる主制御とオープンループコントロールによる補正制御のバランスを考慮して、ＮＴＣサーミスター１１、１２、１３の各抵抗値を決定する必要がある。第２実施形態でも、ＮＴＣサーミスター１１、１２、１３の各抵抗値や抵抗４１、４２の各抵抗値を適切に設定することで、ＮＴＣサーミスター１１によるクローズドループコントロール（第１の制御）で発生する低温側の温度制御偏差を主にＮＴＣサーミスター１２によるオープンループコントロール（第２の制御）で補正し、クローズドループコントロール（第１の制御）で発生する高温側の温度制御偏差を主にＮＴＣサーミスター１３によるオープンループコントロール（第３の制御）で補正することができる。つまり、低温側と高温側の補正を２系統のオープンループコントロールで別個に行うことができるので、この２系統のオープンループコントロールの感度を別個に調整することにより、広い温度範囲にわたって温度制御偏差が小さい高い精度の温度制御を実現することができる。
【００６０】
２．恒温槽型圧電発振器
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、本実施形態の恒温槽型圧電発振器の構造の概略を示す図である。図７（Ａ）は、本実施形態の恒温槽型圧電発振器の構成要素であるプリント基板の上面図である。図７（Ｂ）は本実施形態の恒温槽型圧電発振器の側面図である。図７（Ａ）と図７（Ｂ）において、同じ要素には同じ番号を付している。なお、本実施形態の恒温槽型圧電発振器は、図７（Ａ）、図７（Ｂ）の構成要素（各部）の一部を省略したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【００６１】
本実施形態の恒温槽型圧電発振器１００は、プリント基板１１０の上に発振用素子１７０、感温素子１５０、温度制御用素子１３０を配置している。なお、丸い部分は基板や部品の支持材を示している。支持材は部品等を支持するだけでなく、例えば内部に配線を通して電気的な接続を行ってもよい。プリント基板１１０の下方には、内部に圧電振動子が収納された圧電振動子収納部１２０、パワートランジスター１６０、感温素子１４０が支持材によって固定されている。そして、恒温槽型圧電発振器１は、カバー１８０で封止される。
【００６２】
発振用素子１７０は、圧電振動子を発振させるための発振回路（コルピッツ型発振回路など）を含む。パワートランジスター１６０は、恒温槽内を一定の温度に保つためのヒーターとして用いられ、図１や図６のパワートランジスター３０に対応する。
【００６３】
感温素子１４０は、クローズドループコントロール用のサーミスターであり、図１や図６のＮＴＣサーミスター１１に対応する。感温素子１４０は、圧電振動子収納部１２０に近在して配置され、圧電振動子収納部１２０（被加熱物の一例）の温度を検出する。なお、感温素子１４０をパワートランジスター１６０に近在して配置し、パワートランジスター１６０の温度を検出するようにしてもよい。
【００６４】
感温素子１５０，１５２は、オープンループコントロール用のサーミスターであり、それぞれ、図１や図６のＮＴＣサーミスター１２，１３に対応する。感温素子１５０，１５２は、パワートランジスター１６０から離間した位置における温度（周囲温度）を検出する。
【００６５】
温度制御用素子１３０は、感温素子１４０，１５０、１５２の検出結果に基づいて、パワートランジスター１６０の発熱量を制御する。温度制御用素子１３０は、図１や図６の温度制御回路の構成要素のうち、ＮＴＣサーミスター１１，１２，１３及びパワートランジスター３０を除いた構成要素を含む。
【００６６】
なお、圧電振動子収納部１２０に収納するものとして水晶振動子を用いることで、恒温槽型水晶発振器（ＯＣＸＯ）を構成することができる。
【００６７】
図８は、図１の温度制御回路を含む本実施形態のＯＣＸＯの温度制御特性の一例を示す図である。比較例として、図１の温度制御回路から感温素子１５２（ＮＴＣサーミスター１３）を削除した温度制御回路を含むＯＣＸＯの温度制御特性の一例を図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示す。図９（Ａ）は、感温素子１５０（ＮＴＣサーミスター１２）によるオープンループコントロールの感度が相対的に高い場合の例であり、図９（Ｂ）は、感温素子１５０（ＮＴＣサーミスター１２）によるオープンループコントロールの感度が相対的に低い場合の例である。図８、図９（Ａ）、図９（Ｂ）において、横軸は経過時間、左側の縦軸はＯＣＸＯの温度制御偏差、右側の縦軸は周囲温度を表す。
【００６８】
Ｔ１はＯＣＸＯの周囲の温度の遷移を示している。すなわち、２５℃に設定して基準時刻から約７０分経過した後に−４０℃に設定して約１２０分まで保持し、約１２０分〜１８０分が経過する間に−４０℃から８５℃まで徐々に変化させた後約２１０分まで８５℃の設定を保持し、約２１０分経過後に２５℃に設定して２４０分まで保持している。Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、Ｔ１の温度プロファイルに従って温度を変化させた時のＯＣＸＯの温度制御偏差の評価結果の一例を示している。
【００６９】
感温素子１５２（ＮＴＣサーミスター１３）が無い場合、感温素子１５０（ＮＴＣサーミスター１２）によるオープンループコントロールの感度が高いと、図９（Ａ）のＴ３に示すように、常温（２５℃）よりも高い高温側では適切な温度補正が行われてＯＣＸＯの温度制御偏差が小さいが、常温（２５℃）よりも低い低温側では感温素子１５０（ＮＴＣサーミスター１２）の急激な抵抗値変化に起因して過剰な温度補正がかかりＯＣＸＯの温度制御偏差が大きくなる。そのため、−４０℃〜８５℃で約３℃の幅の温度制御偏差がある。また、感温素子１５０（ＮＴＣサーミスター１２）によるオープンループコントロールの感度が低いと、図９（Ｂ）のＴ４に示すように、低温側では適切な温度補正が行われてＯＣＸＯの温度制御偏差が小さいが、高温側では感温素子１５０（ＮＴＣサーミスター１２）の抵抗値変化が小さすぎるため温度補正量が足りず、周囲温度に引っ張られてＯＣＸＯの温度制御偏差が大きくなる。そのため、−４０℃〜８５℃で約１℃の幅の温度制御偏差がある。これに対して、本実施形態の温度制御回路を用いたＯＣＸＯでは、図８のＴ２に示すように、低温側では主に感温素子１５０（ＮＴＣサーミスター１２）によるオープンループコントロールが適切に機能し、高温側では主に感温素子１５２（ＮＴＣサーミスター１３）によるオープンループコントロールが適切に機能するため、低温側でも高温側でも適切な温度補正が行われてＯＣＸＯの温度制御偏差が小さい。そのため、−４０℃〜８５℃での温度制御偏差は約０．２℃に収まっている。このように、感温素子１５０と感温素子１５２による２系統のオープンループコントロールにより高温側と低温側の補正を別個に行うことで、従来よりも温度特性に優れた高温型圧電発振器を実現することができる。
【００７０】
３．電子機器
図１０は、本実施形態の電子機器の構成例を示す機能ブロック図である。本実施形態の電子機器２００は、信号生成部３００、処理部４００、操作部４１０、表示部４２０、ＲＯＭ（Read Only Memory）４３０、ＲＡＭ（Random Access Memory）４４０、通信部４５０を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器は、図１０の構成要素（各部）の一部を省略したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【００７１】
信号生成部３００は、温度制御回路３１０を含み、温度制御偏差の小さい所与の信号を生成して処理部４００に供給する。一例として、信号生成部３００を本実施形態の恒温槽型圧電発振器とすれば、温度制御偏差が小さく周波数安定度が高いクロック信号を処理部４００に供給することができる。他の一例として、水晶発振器など恒温槽のない単純な圧電発振器をヒーターで加熱して温度制御回路３１０で一定温度に制御することで、簡易な構成で、単純な圧電発振器よりも周波数安定度が高いクロック信号を発生させる信号生成部３００を構成することもできる。
【００７２】
処理部４００は、ＲＯＭ４３０に記憶されているプログラムに従って、各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、処理部４００は、信号生成部３００が生成した信号などに基づいて各種の計算処理をする。また、処理部４００は、操作部４１０からの操作信号に応じた各種の処理、表示部４２０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理、外部とデータ通信を行うために通信部４５０を制御する処理等を行う。
【００７３】
操作部４１０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号を処理部４００に出力する。
【００７４】
表示部４２０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される表示装置であり、処理部４００から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。
【００７５】
ＲＯＭ４３０は、処理部４００が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムや、所定の機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。
【００７６】
ＲＡＭ４４０は、処理部４００の作業領域として用いられ、ＲＯＭ４３０から読み出されたプログラムやデータ、操作部４１０から入力されたデータ、処理部４００が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。
【００７７】
通信部４５０は、処理部４００と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。
【００７８】
温度制御回路３１０として本実施形態の温度制御回路を電子機器２００に組み込むことにより、広い温度範囲にわたって高精度な処理を実現することができる。
【００７９】
このような電子機器２００としては温度制御が必要な種々の電子機器が考えられ、例えば、クロック源としてＯＣＸＯを用いる通信機器や測定器等が挙げられる。
【００８０】
なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００８１】
例えば、本実施形態では、発熱素子としてＮＰＮ型のパワートランジスターを用いた回路例を挙げて説明したが、発熱素子としてＰＮＰ型のバイポーラートランジスターを用い、ＮＴＣサーミスター１１，１２，１３をＰＮＰ型のバイポーラートランジスターの動作に応じた配置とした回路に応用することができる。また、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）を用いた回路や、パワートランジスターに代えて抵抗に電流を流すことで発生するジュール熱を利用する発熱素子を用いた回路などにも応用することができる。
【００８２】
また、例えば、本実施形態では、感温素子として負の温度係数を有し非線形な抵抗−温度特性を示すＮＴＣサーミスターを用いた回路例を挙げて説明したが、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスターなどの正の温度係数を有する感温素子や白金抵抗などの線形な抵抗−温度特性を示す感温素子を用いた回路などにも応用することができる。
【００８３】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００８４】
１ 温度制御回路、２，３，４ 外部端子、１１，１２，１３ ＮＴＣサーミスター、２０ 差動増幅器、３０ パワートランジスター、４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６ 抵抗、５０，５１，５２，５３ コンデンサー、１００ 恒温槽型圧電発振器、１１０ プリント基板、１２０ 圧電振動子収納部、１３０ 温度制御用素子、１４０ 感温素子、１５０，１５２ 感温素子、１６０ パワートランジスター、１７０ 発振用素子、１８０ カバー、２００ 電子機器、３００ 信号生成部、３１０ 温度制御回路、４００ 処理部、４１０ 操作部、４２０ 表示部、４３０ ＲＯＭ、４４０ ＲＡＭ、４５０ 通信部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度制御回路、恒温槽型圧電発振器、電子機器及び温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信機器あるいは測定器等の基準の周波数信号源に用いられる水晶発振器は、温度変化に対して高い精度で出力周波数が安定していることが要求される。一般に、水晶発振器の中でも極めて高い周波数安定度が得られるものとして、恒温槽型水晶発振器（ＯＣＸＯ：Oven Controlled Crystal Oscillator）が知られている。ＯＣＸＯは、一定温度に制御された恒温槽内に水晶振動子を収納したものであり、極めて高い周波数安定度を実現するためには、周囲温度の変化に対する恒温槽の温度制御偏差をできる限り小さくすることが重要である。例えば、特許文献１では、クローズドループコントロール（主の温度制御）用のサーミスターをヒーターに近接した位置に設置するとともに、オープンループコントロール（補正制御）用のサーミスターをヒーターから離れた位置に設置し、クローズドループコントロールによって発生する温度制御偏差をオープンループコントロールによって補正することにより、極めて高い精度の温度制御を実現する温度制御回路が提案されている。この温度制御回路を用いることにより、周囲温度の変化に対して極めて高い周波数安定度のＯＣＸＯを実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１６５６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、最近では、例えば、携帯電話の基地局が屋外に設置される場合など、その周波数信号源に用いられるＯＣＸＯは、−４０℃〜＋８５℃の広い温度範囲で１０−８〜１０−９オーダー（ｐｐｂオーダー）の極めて高い周波数安定度が要求される場合がある。ｐｐｂオーダーの周波数安定度を実現するためには、−４０℃〜＋８５℃の範囲で温度制御偏差の幅が１℃以下になるような極めて高い精度の温度制御を行う必要がある。このような極めて高い精度の温度制御を行うためには、比較的感度の高いサーミスターを用いるのが有利であり、また、適切な感度のサーミスターを選択する必要がある。そのため、感度が高く種類が豊富で入手も容易なＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスターが使用される場合が多い。
【０００５】
ところが、ＮＴＣサーミスターを用いて特許文献１の温度制御回路を用いた場合、例えば−１０℃〜７０℃のような動作温度範囲であれば問題となることはないが、−４０℃〜８５℃のような広い動作温度範囲の場合、−４０℃〜−１０℃ではＮＴＣサーミスターの抵抗値が急激に変化することから、本来の主の温度制御よりも大きな補正制御が加わることとなり、温度制御異常を示すという問題があった。ＮＴＣサーミスターの感度を下げることで低温側での温度制御偏差を小さくすることもできるが、逆に、高温側の温度制御偏差が大きくなってしまい、広い温度範囲にわたって温度制御偏差を小さくすることは困難であった。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、広い温度範囲にわたって温度制御偏差を小さくすることが容易な温度制御回路、高温槽型圧電発振器、電子機器及び温度制御方法を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は、被加熱物の温度を制御する温度制御回路であって、前記被加熱物を加熱する発熱素子と、前記被加熱物又は前記発熱素子の温度を測定できる位置に近在して設置される第１の感温素子と、前記被加熱物及び前記発熱素子の周囲の温度を測定できる位置に離間して設置される第２の感温素子及び第３の感温素子と、前記第１の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第１の制御、前記第２の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第２の制御及び前記第３の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第３の制御を行う増幅器と、を含み、前記増幅器は、前記第２の感温素子が検出する温度が低いほど前記第２の制御の比率を大きくし、前記第３の感温素子が検出する温度が高いほど前記第３の制御の比率を大きくする、温度制御回路である。
【０００８】
本発明の温度制御回路では、第１の感温素子を被加熱物又は発熱素子に近在して設置することで、被加熱物の温度に基づく第１の制御を主制御とする温度制御が行われる。また、第２の感温素子及び第３の感温素子を被加熱物及び発熱素子から離間して設置することで、周囲温度に基づく第２の制御及び第３の制御を主制御に対する補正制御とする温度制御が行われる。そして、周囲温度が低いほど第２の制御が支配的になり、周囲温度が高いほど第３の制御が支配的になるので、第２の制御の感度と第３の制御の感度を別個に調整することで、広い温度範囲にわたって温度制御偏差を小さくすることができる。
【０００９】
（２）この温度制御回路において、前記増幅器は、前記第２の感温素子の検出値の変化に応じて一方の入力電圧が変化するとともに、前記第３の感温素子の検出値の変化に応じて他方の入力電圧が変化する差動増幅器であるようにしてもよい。
【００１０】
このようにサーミスターと差動増幅器を用いることで、比較的簡単な構成で第２制御と第３制御を実現することができる。
【００１１】
（３）この温度制御回路は、前記第３の感温素子と並列に接続される抵抗をさらに含み、前記第３の感温素子と前記抵抗の合成抵抗値の変化に応じて、前記差動増幅器の前記他方の入力電圧が変化するようにしてもよい。
【００１２】
このように第３の感温素子と抵抗の並列回路の合成抵抗値の温度変化を利用すれば、第３の感温素子の感度を調整することで、第３の制御を実現することができる。
【００１３】
（４）この温度制御回路において、前記第１の感温素子は、前記第２の感温素子と直列に接続され、前記第１の感温素子と前記第２の感温素子の合成抵抗値の変化に応じて、前記差動増幅器の前記一方の入力電圧が変化するようにしてもよい。
【００１４】
このように第１の感温素子と第２の感温素子の合成抵抗値の温度変化を利用すれば、第１の感温素子の感度と第２の感温素子の感度を調整することで、第１の制御と第２の制御を効率的に実現することができる。
【００１５】
（５）この温度制御回路において、前記第１の感温素子は、前記第３の感温素子と前記抵抗の並列回路と直列に接続され、前記並列回路と前記第１の感温素子の合成抵抗値の変化に応じて、前記差動増幅器の前記他方の入力電圧が変化するようにしてもよい。
【００１６】
このように第１の感温素子と、第３の感温素子と抵抗の並列回路との合成抵抗値の温度変化を利用すれば、第１の感温素子の感度と第３の感温素子の感度を調整することで、第１の制御と第３の制御を効率的に実現することができる。
【００１７】
（６）この温度制御回路において、前記第２の感温素子及び前記第３の感温素子は、負の温度係数を有し非線形な抵抗−温度特性を示すサーミスターであるようにしてもよい。
【００１８】
第２の感温素子及び第３の感温素子としてこのようなサーミスターを用いることで、第２の感温素子が検出する温度が低いほど第２の制御の比率を大きくし、第３の感温素子が検出する温度が高いほど第３の制御の比率を大きくする温度制御を比較的容易に実現することができる。
【００１９】
（７）本発明は、上記のいずれかの温度制御回路と、圧電振動子と、を含む、恒温槽型圧電発振器である。
【００２０】
本発明によれば、広い温度範囲にわたって温度制御偏差が小さく、周波数安定度が極めて高い恒温槽型圧電発振器を実現することができる。
【００２１】
（８）本発明は、上記のいずれかの温度制御回路を含む、電子機器である。
【００２２】
本発明によれば、広い温度範囲にわたって高い精度の処理を行うことができる電子機器を実現することができる。
【００２３】
（９）本発明は、被加熱物の温度を制御する温度制御方法であって、発熱素子を用いて前記被加熱物を加熱する加熱工程と、前記被加熱物又は前記発熱素子の温度を測定できる位置に近在して設置される第１の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第１の制御、前記被加熱物及び前記発熱素子の周囲の温度を測定できる位置に離間して設置される第２の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第２の制御及び前記被加熱物及び前記発熱素子から離れた位置に設置される第３の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第３の制御を行う制御工程と、を含み、前記制御工程において、前記第２の感温素子が検出する温度が低いほど前記第２の制御の比率を大きくし、前記第３の感温素子が検出する温度が高いほど前記第３の制御の比率を大きくする、温度制御方法である。
【００２４】
本発明によれば、第２の制御の感度と第３の制御の感度を別個に調整することで、広い温度範囲にわたって温度制御偏差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態の温度制御回路の回路図。
【図２】クローズドループコントロールによる温度制御動作を示すフローチャート図。
【図３】オープンループコントロールによる温度制御動作を示すフローチャート図。
【図４】ＮＴＣサーミスターの抵抗−温度特性の一例を示す図。
【図５】差動増幅器の非反転入力端子（＋入力端子）の電位の温度特性を示す図。
【図６】第２実施形態の温度制御回路の回路図。
【図７】本実施形態の恒温槽型圧電発振器の構造の概略を示す図。
【図８】本実施形態のＯＣＸＯの温度制御特性の一例を示す図。
【図９】比較例のＯＣＸＯの温度制御特性の一例を示す図。
【図１０】電子機器の機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２７】
１．温度制御回路
１−１．第１実施形態
［構成］
図１は、第１実施形態の温度制御回路の回路図である。ＮＴＣサーミスター１１は、第１端子が外部端子２と接続され、第２端子がＮＴＣサーミスター１２の第１端子と接続されている。ＮＴＣサーミスター１２の第２端子は設定温度調整抵抗４０の第１端子及び抵抗４３の第１端子と接続され、設定温度調整抵抗４０の第２端子は、外部端子４と接続されている。抵抗４３の第２端子は、差動増幅器２０の反転入力端子（−入力端子）、抵抗４４の第１端子及びコンデンサー５０の第１端子と接続されている。抵抗４４の第２端子は、差動増幅器２０の出力端子及び抵抗４５の第１端子と接続されており、コンデンサー５０の第２端子は外部端子４と接続されている。
【００２８】
抵抗４１は、第１端子が外部端子２と接続され、第２端子が差動増幅器２０の２０の非反転入力端子（＋入力端子）、抵抗４２の第１端子及びＮＴＣサーミスター１３の第１端子と接続されている。抵抗４２の第２端子とＮＴＣサーミスター１３の第２端子は外部端子４と接続されている。
【００２９】
抵抗４５の第２端子は、パワートランジスター３０のベース端子とコンデンサー５１の第１端子に接続されており、コンデンサー５１の第２端子は、外部端子４と接続されている。
【００３０】
パワートランジスター３０のエミッター端子は外部端子３と接続され、コレクター端子は、抵抗４６の第１端子と接続されている。抵抗４６の第２端子は外部端子４と接続されている。
【００３１】
外部端子２には外部から基準電位Ｖｒｅｆが供給され、外部端子３には外部から電源電位Ｖｃｃが供給される。また、外部端子４は接地され、接地電位ＧＮＤが供給される。基準電位Ｖｒｅｆと接地電位ＧＮＤの間には交流ノイズ除去用のコンデンサー５２が接続され、電源電位Ｖｃｃと接地電位ＧＮＤの間には交流ノイズ除去用のコンデンサー５３が接続されている。また、差動増幅器２０には、外部端子３と外部端子４からそれぞれ電源電位Ｖｃｃと接地電位ＧＮＤが供給される。
【００３２】
パワートランジスター３０（発熱素子の一例）は、被加熱物（図示しない）に近在して設置され、コレクター端子の放熱を利用して被加熱物を加熱するＮＰＮ型のバイポーラートランジスターである。コレクター端子の放熱量（発熱量）は、パワートランジスター３０を流れる電流量に応じて変化する。抵抗４６は、パワートランジスター３０を流れる電流を制限するための抵抗である。
【００３３】
ＮＴＣサーミスター１１（第１の感温素子の一例）は、被加熱物又はパワートランジスター３０に近在して設置され、被加熱物の温度に応じて抵抗値を変化させる。ＮＴＣサーミスター１２（第２の感温素子の一例）及びＮＴＣサーミスター１３（第３の感温素子の一例）は、被加熱物及びパワートランジスター３０から離れた位置に設置され、被加熱物の周囲温度に応じて抵抗値を変化させる。例えば、ＮＴＣサーミスター１１を被加熱物又はパワートランジスター３０から所定距離以内に設置し（密接させて設置する場合も含む）、ＮＴＣサーミスター１２及びＮＴＣサーミスター１３を被加熱物及びパワートランジスター３０から所定距離以上離して設置する。ＮＴＣサーミスター１１は、被加熱物の温度に応じて抵抗値を変化させることでクローズドループコントロール用の温度センサーとして機能し、ＮＴＣサーミスター１２及びＮＴＣサーミスター１３は、周囲温度に応じて抵抗値を変化させることでオープンループコントロール用の温度センサーとして機能する。
【００３４】
差動増幅器２０（増幅器の一例）は、ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値（第１の感温素子の検出値）に基づいてパワートランジスター３０の発熱量を制御する第１の制御、ＮＴＣサーミスター１２の抵抗値（第２の感温素子の検出値）に基づいてパワートランジスター３０の発熱量を制御する第２の制御及びＮＴＣサーミスター１３の抵抗値（第３の感温素子の検出値）に基づいてパワートランジスター３０の発熱量を制御する第３の制御を行う。特に、差動増幅器２０は、ＮＴＣサーミスター１２の抵抗値が高い（第２の感温素子が検出する温度が低い）ほど第２の制御の比率を大きくし、ＮＴＣサーミスター１３の抵抗値が低い（第３の感温素子が検出する温度が高い）ほど第３の制御の比率を大きくする。すなわち、差動増幅器２０は、周囲温度が低いほどＮＴＣサーミスター１２の抵抗値に基づくパワートランジスター３０の発熱量の変化率を大きくし、周囲温度が高いほどＮＴＣサーミスター１３の抵抗値がに基づくパワートランジスター３０の発熱量の変化率を大きくする。
【００３５】
この差動増幅器２０の出力は、抵抗４５とコンデンサー５１で構成されるローパスフィルターを介してパワートランジスター３０のベースに入力され、コレクター端子を流れる電流量が制御される。ＮＴＣサーミスター１１、ＮＴＣサーミスター１２、設定温度調整抵抗４０は、基準電位Ｖｒｅｆと接地電位ＧＮＤの間に直列に接続されており、抵抗４３の第１端子の電位は、ＮＴＣサーミスター１１、ＮＴＣサーミスター１２、設定温度調整抵抗４０の抵抗比に応じて決まる。また、抵抗４１と、抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の並列回路とが基準電位Ｖｒｅｆと接地電位ＧＮＤの間に直列に接続されており、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位は、抵抗４１と、抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の合成抵抗との抵抗比に応じて決まる。
【００３６】
［温度制御動作］
次に、本実施形態の温度制御回路の動作について説明する。
【００３７】
まず、図２を参照しながら、クローズドループコントロールによる温度制御について説明する。図２は、クローズドループコントロールによる温度制御のフローチャート図である。被加熱物の温度が設定温度よりも低い場合（Ｓ１０のＹ）、ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値に応じてパワートランジスター３０の発熱量を制御しながら被加熱物を加熱する（Ｓ１２）。具体的には、被加熱物の温度が設定温度と一致する時にＮＴＣサーミスター１１の抵抗値が所定値になり、抵抗４３の第１端子の電位と差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位が一致するようになっている。従って、被加熱物の温度が設定温度よりも低い場合は、ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値が所定値よりも高いため、抵抗４３の第１端子の電位が差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位よりも低い。そのため、差動増幅器２０の出力電位、すなわちパワートランジスター３０のベース電位が閾値よりも高く、パワートランジスター３０がオンして発熱する。被加熱物がパワートランジスター３０によって加熱され、被加熱物の温度が上昇すると、ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値が下がるので、抵抗４３の第１端子の電位が上昇する。これに対して、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位はほとんど変化しない。従って、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）と抵抗４３の第１端子の間の電位差が小さくなる。これにより差動増幅器２０の出力電位が低下するので、パワートランジスター３０のベース電位が低下し、コレクター端子に流れる電流が減少する。その結果、コレクタ端子からの放熱量が減少する。
【００３８】
被加熱物の温度が設定温度よりも高くなると（Ｓ１４のＹ）、パワートランジスター３０がオフして被加熱物の加熱を停止する（Ｓ１６）。具体的には、被加熱物の温度が設定温度よりも高くなると、ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値が所定値よりも低くなるため、抵抗４３の第１端子の電位が差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位よりも高くなる。そのため、差動増幅器２０の出力電位、すなわちパワートランジスター３０のベース電位が閾値よりも低くなり、パワートランジスター３０がオフして発熱を停止する。そして、被加熱物の温度が設定温度よりも低くなると（Ｓ１０のＹ）、パワートランジスター３０がオンして再び被加熱物を加熱する（Ｓ１２）。
【００３９】
以上のＳ１０〜Ｓ１６の処理を被加熱物の温度に応じて繰り返し行い、被加熱物の温度が設定温度で安定すると（Ｓ１４のＮ）、クローズドループコントロールによる温度制御を終了する。このように、被加熱物の温度変化に応じたＮＴＣサーミスター１１の抵抗値の変化を利用して、被加熱物の温度が設定温度になるようにクローズドループコントロールによる主制御（第１の制御）が行われる。なお、設定温度調整抵抗４０の抵抗値を調整することで設定温度を決めることができる。すなわち、設定温度調整抵抗４０の抵抗値が大きいほど抵抗４３の第１端子の電位が高いので差動増幅器２０の出力電位はより低くなる。そのため、パワートランジスター３０のベース電位がより低くなり、コレクター端子に流れる電流はより小さい。従って、設定温度調整抵抗４０の抵抗値が大きいほどコレクタ端子からの放熱量がより小さくなり、被加熱物の設定温度がより低くなる。
【００４０】
しかしながら、クローズドループコントロールによる温度制御は周囲温度を考慮したものではないので、ＮＴＣサーミスター１１と被加熱物の間に熱勾配が生じ、クローズドループコントロールだけでは周囲温度に対して正の傾きを持つ温度制御偏差が発生してしまう。そこで、オープンループコントロールによる温度制御によりこの温度制御偏差を補正する。
【００４１】
次に、図３を参照しながら、オープンループコントロールによる温度制御動作について説明する。図３は、オープンループコントロールによる温度制御のフローチャート図である。クローズドループコントロールによる温度制御が終了した後、周囲温度が上昇すると（Ｓ２０のＹ）、ＮＴＣサーミスター１２，１３の抵抗値が下がり（Ｓ２２）、パワートランジスター３０がオフして被加熱物の加熱を停止する（Ｓ２４）。具体的には、周囲温度が上昇すると、ＮＴＣサーミスター１２の抵抗値が下がるので、抵抗４３の第１端子の電位が上昇する。これに対して、ＮＴＣサーミスター１３の抵抗値が下がるので、抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の合成抵抗値が下がり、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位は低下する。これにより、抵抗４３の第１端子の電位が差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位よりも高くなり、差動増幅器２０の出力電位、すなわちパワートランジスター３０のベース電位が閾値よりも低くなり、パワートランジスター３０がオフして発熱を停止する。
【００４２】
一方、周囲温度が低下すると（Ｓ２６のＹ）、ＮＴＣサーミスター１２，１３の抵抗値が上がり（Ｓ２８）、ＮＴＣサーミスター１２，１３の抵抗値に応じてパワートランジスター３０の発熱量を制御しながら被加熱物を加熱する（Ｓ３０）。具体的には、周囲温度が低下すると、ＮＴＣサーミスター１２の抵抗値が上がるので、抵抗４３の第１端子の電位が低下する。これに対して、ＮＴＣサーミスター１３の抵抗値が上がるので、抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の合成抵抗値が上がり、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位は上昇する。これにより、抵抗４３の第１端子の電位が差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位よりも低くなり、差動増幅器２０の出力電位、すなわちパワートランジスター３０のベース電位が閾値よりも高くなり、パワートランジスター３０がオンして発熱する。
【００４３】
以上のＳ２０〜Ｓ３０の処理を周囲温度に応じて繰り返し行い、周囲温度が安定すると（Ｓ２６のＮ）、オープンループコントロールによる温度制御を終了する。このように、周囲温度の変化に応じたＮＴＣサーミスター１２、１３の抵抗値の変化を利用して、周囲温度が上昇するとパワートランジスター３０の発熱を停止させ、周囲温度が低下するとＮＴＣサーミスター１２、１３の抵抗値に応じてパワートランジスター３０を発熱させるようにオープンループコントロールによる補正制御（第２の制御，第３の制御）が行われる。
【００４４】
実際の設計では、クローズドループコントロールによる主制御とオープンループコントロールによる補正制御のバランスを考慮して、ＮＴＣサーミスター１１、１２、１３の各抵抗値やＢ定数を決定する必要がある。
【００４５】
例えば、抵抗４１と抵抗４２を流れる電流を制限するために、抵抗４１と抵抗４２を数ｋΩ〜数十ｋΩに設定する。この場合、ＮＴＣサーミスター１３によるオープンループコントロールの感度を確保するために、例えば、ＮＴＣサーミスター１３の抵抗値を常温でＭΩオーダーに設定する。また、ＮＴＣサーミスター１３のＢ定数を大きくすることで、このオープンループコントロールの感度を高くすることができる。
【００４６】
図４に、ＮＴＣサーミスター１３の抵抗−温度特性の一例を示す。図４において、横軸は温度、縦軸はＮＴＣサーミスター１３の抵抗値である。図４の例では、ＮＴＣサーミスター１３は、２５℃での抵抗値が２ＭΩ、Ｂ定数が４９５０Ｋであり、負の温度係数を有するため温度が高いほど抵抗値が小さい。また、低温になるほど温度変化に対する抵抗値変化が大きい非線形の抵抗−温度特性を示している。
【００４７】
また、図５は、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位の温度特性を示す図である。図５において、横軸は温度、縦軸は差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位である。Ｇ１は、抵抗４１を１０ｋΩ、抵抗４２を２２ｋΩ、ＮＴＣサーミスター１３の常温での抵抗値を∞に設定した場合の温度特性を示す。この場合、抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の合成抵抗値は温度に関係なくほぼ２２ｋΩで一定なので、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位はほぼ一定である。Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４は、図４に示した抵抗−温度特性を有するＮＴＣサーミスター１３に対して、抵抗４１と抵抗４２の抵抗値を３通りに変えて設定した場合の温度特性を示す。Ｇ２では抵抗４１を１０ｋΩ、抵抗４２を２２ｋΩに設定し、Ｇで３は抵抗４１を５ｋΩ、抵抗４２を１１ｋΩに設定し、Ｇ４では抵抗４１を１ｋΩ、抵抗４２を２．２ｋΩに設定している。Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４のいずれの場合でも、２５℃よりも低い低温側ではＮＴＣサーミスター１３の抵抗値が非常に大きいため抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の合成抵抗値はほぼ抵抗４２の抵抗値と等しく、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位はほとんど変化しない。つまり、低温側ではＮＴＣサーミスター１３によるオープンループコントロールはほとんど機能しない。一方、２５℃よりも高い高温側では、高温になるにつれてＮＴＣサーミスター１３の抵抗値が抵抗４２の抵抗値に近づき、抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の合成抵抗値が下がる。そのため、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位は高温になるほど下がる。つまり、高温側ではＮＴＣサーミスター１３によるオープンループコントロールが有効に機能する。そして、抵抗４１や抵抗４２の抵抗値が小さいほど、ＮＴＣサーミスター１３によるオープンループコントロールの感度が相対的に高くなる。
【００４８】
また、例えば、ＮＴＣサーミスター１１、ＮＴＣサーミスター１２、抵抗４０を流れる電流を制限するために、ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値を常温（２５℃）で１０ｋΩ程度に設定し、ＮＴＣサーミスター１２の抵抗値を常温で１００Ω〜１５０Ω程度（ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値の１／１００程度）に設定する。図示しないが、ＮＴＣサーミスター１１やＮＴＣサーミスター１２は、抵抗値が異なる点を除いて図４と同様の抵抗−温度特性を示す。従って、このように設定すれば、ＮＴＣサーミスター１２によるオープンループコントロールは、周囲温度が常温よりも高い高温側ではほとんど効かないが、周囲温度が常温よりも低い低温側では有効になる。つまり、ＮＴＣサーミスター１１によるクローズドループコントロールで発生する低温側の温度制御偏差を、ＮＴＣサーミスター１２によるオープンループコントロールで補正することができる。
【００４９】
このように、第１実施形態の温度制御回路によれば、クローズドループコントロール（第１の制御）で発生する低温側の温度制御偏差を主にＮＴＣサーミスター１２によるオープンループコントロール（第２の制御）で補正し、クローズドループコントロール（第１の制御）で発生する高温側の温度制御偏差を主にＮＴＣサーミスター１３によるオープンループコントロール（第３の制御）で補正することができる。つまり、低温側と高温側の補正を２系統のオープンループコントロールで別個に行うことができるので、この２系統のオープンループコントロールの感度を別個に調整することにより、広い温度範囲にわたって温度制御偏差を小さい高い精度の温度制御を実現することができる。
【００５０】
１−２．第２実施形態
［構成］
図６は、第２実施形態の温度制御回路の回路図である。図６において、図１と同じ構成要素には同じ符号を付している。第２実施形態の温度制御回路１では、ＮＴＣサーミスター１１の接続位置が第１実施形態と異なる。すなわち、第２実施形態では、ＮＴＣサーミスター１１は、第１端子が抵抗４１の第２端子及び差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）と接続され、第２端子が抵抗４２の第１端子及びＮＴＣサーミスター１３の第１端子と接続されている。また、ＮＴＣサーミスター１２の第１端子は、外部端子２及び抵抗４１の第１端子と接続されている。図６におけるその他の接続関係については、図１と同じであるため、その説明を省略する。
【００５１】
第２実施形態においても、ＮＴＣサーミスター１１は、被加熱物又はパワートランジスター３０に近在して配置され、クローズドループコントロール用の温度センサーとして機能する。また、ＮＴＣサーミスター１２及びＮＴＣサーミスター１３は、被加熱物及びパワートランジスター３０から離れた位置に配置され、オープンループコントロール用の温度センサーとして機能する。ＮＴＣサーミスター１２と設定温度調整抵抗４０は、基準電位Ｖｒｅｆと接地電位ＧＮＤの間に直列に接続されており、抵抗４３の第１端子の電位は、ＮＴＣサーミスター１２と設定温度調整抵抗４０の抵抗比に応じて決まる。また、抵抗４１、ＮＴＣサーミスター１１、抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の並列回路が基準電位Ｖｒｅｆと接地電位ＧＮＤの間に直列に接続されており、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位は、抵抗４１、ＮＴＣサーミスター１１、抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の合成抵抗の抵抗比に応じて決まる。
【００５２】
［温度制御動作］
次に、第２実施形態の温度制御回路の動作について説明する。
【００５３】
まず、クローズドループコントロールによる温度制御について説明する。なお、第２実施形態のクローズドループコントロールによる温度制御のフローチャート図は図２と同様であるので図示を省略する。本実施形態においても、被加熱物の温度が設定温度と一致する時にＮＴＣサーミスター１１の抵抗値が所定値になり、抵抗４３の第１端子の電位と差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位が一致するようになっている。従って、被加熱物の温度が設定温度よりも低い場合は、ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値が所定値よりも高いため、抵抗４３の第１端子の電位が差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位よりも低い。そのため、差動増幅器２０の出力電位、すなわちパワートランジスター３０のベース電位が閾値よりも高く、パワートランジスター３０がオンして発熱する。被加熱物がパワートランジスター３０によって加熱され、被加熱物の温度が上昇すると、ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値が下がるので、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位が低下する。これに対して、抵抗４３の第１端子の電位はほとんど変化しない。従って、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）と抵抗４３の第１端子の間の電位差が小さくなる。これにより差動増幅器２０の出力電位が低下するので、パワートランジスター３０のベース電位が低下し、コレクター端子に流れる電流が減少する。その結果、コレクタ端子からの放熱量が減少する。
【００５４】
被加熱物の温度が設定温度よりも高くなると、ＮＴＣサーミスター１１の抵抗値が所定値よりも低くなるため、抵抗４３の第１端子の電位が差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位よりも高くなる。そのため、差動増幅器２０の出力電位、すなわちパワートランジスター３０のベース電位が閾値よりも低くなり、パワートランジスター３０がオフして発熱を停止する。そして、被加熱物の温度が設定温度よりも低くなると、パワートランジスター３０がオンして再び被加熱物を加熱する。
【００５５】
このように、被加熱物の温度変化に応じたＮＴＣサーミスター１１の抵抗値の変化を利用して、被加熱物の温度が設定温度になるようにクローズドループコントロールによる主制御（第１の制御）が行われる。なお、第１実施形態と同様に、設定温度調整抵抗４０の抵抗値を調整することで設定温度を決めることができる。
【００５６】
次に、オープンループコントロールによる温度制御動作について説明する。なお、第２実施形態のオープンループコントロールによる温度制御のフローチャート図は図３と同様であるので図示を省略する。周囲温度が上昇すると、ＮＴＣサーミスター１３の抵抗値が下がるので抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の合成抵抗値が下がり、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位が低下する。これに対して、ＮＴＣサーミスター１２の抵抗値が下がるので、抵抗４３の第１端子の電位は上昇する。これにより、抵抗４３の第１端子の電位が差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位よりも高くなり、差動増幅器２０の出力電位、すなわちパワートランジスター３０のベース電位が閾値よりも低くなり、パワートランジスター３０がオフして発熱を停止する。
【００５７】
一方、周囲温度が低下すると、ＮＴＣサーミスター１３の抵抗値が上がるので抵抗４２とＮＴＣサーミスター１３の合成抵抗値が上がり、差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位が上昇する。これに対して、ＮＴＣサーミスター１２の抵抗値が上がるので、抵抗４３の第１端子の電位は低下する。これにより、抵抗４３の第１端子の電位が差動増幅器２０の非反転入力端子（＋入力端子）の電位よりも低くなり、差動増幅器２０の出力電位、すなわちパワートランジスター３０のベース電位が閾値よりも高くなり、パワートランジスター３０がオンして発熱する。
【００５８】
このように、周囲温度の変化に応じたＮＴＣサーミスター１２、１３の抵抗値の変化を利用して、周囲温度が上昇するとパワートランジスター３０の発熱を停止させ、周囲温度が低下するとＮＴＣサーミスター１２、１３の抵抗値に応じてパワートランジスター３０を発熱させるようにオープンループコントロールによる補正制御（第２の制御，第３の制御）が行われる。
【００５９】
なお、第１実施形態で説明したのと同様に、実際の設計では、クローズドループコントロールによる主制御とオープンループコントロールによる補正制御のバランスを考慮して、ＮＴＣサーミスター１１、１２、１３の各抵抗値を決定する必要がある。第２実施形態でも、ＮＴＣサーミスター１１、１２、１３の各抵抗値や抵抗４１、４２の各抵抗値を適切に設定することで、ＮＴＣサーミスター１１によるクローズドループコントロール（第１の制御）で発生する低温側の温度制御偏差を主にＮＴＣサーミスター１２によるオープンループコントロール（第２の制御）で補正し、クローズドループコントロール（第１の制御）で発生する高温側の温度制御偏差を主にＮＴＣサーミスター１３によるオープンループコントロール（第３の制御）で補正することができる。つまり、低温側と高温側の補正を２系統のオープンループコントロールで別個に行うことができるので、この２系統のオープンループコントロールの感度を別個に調整することにより、広い温度範囲にわたって温度制御偏差が小さい高い精度の温度制御を実現することができる。
【００６０】
２．恒温槽型圧電発振器
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、本実施形態の恒温槽型圧電発振器の構造の概略を示す図である。図７（Ａ）は、本実施形態の恒温槽型圧電発振器の構成要素であるプリント基板の上面図である。図７（Ｂ）は本実施形態の恒温槽型圧電発振器の側面図である。図７（Ａ）と図７（Ｂ）において、同じ要素には同じ番号を付している。なお、本実施形態の恒温槽型圧電発振器は、図７（Ａ）、図７（Ｂ）の構成要素（各部）の一部を省略したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【００６１】
本実施形態の恒温槽型圧電発振器１００は、プリント基板１１０の上に発振用素子１７０、感温素子１５０、温度制御用素子１３０を配置している。なお、丸い部分は基板や部品の支持材を示している。支持材は部品等を支持するだけでなく、例えば内部に配線を通して電気的な接続を行ってもよい。プリント基板１１０の下方には、内部に圧電振動子が収納された圧電振動子収納部１２０、パワートランジスター１６０、感温素子１４０が支持材によって固定されている。そして、恒温槽型圧電発振器１は、カバー１８０で封止される。
【００６２】
発振用素子１７０は、圧電振動子を発振させるための発振回路（コルピッツ型発振回路など）を含む。パワートランジスター１６０は、恒温槽内を一定の温度に保つためのヒーターとして用いられ、図１や図６のパワートランジスター３０に対応する。
【００６３】
感温素子１４０は、クローズドループコントロール用のサーミスターであり、図１や図６のＮＴＣサーミスター１１に対応する。感温素子１４０は、圧電振動子収納部１２０に近在して配置され、圧電振動子収納部１２０（被加熱物の一例）の温度を検出する。なお、感温素子１４０をパワートランジスター１６０に近在して配置し、パワートランジスター１６０の温度を検出するようにしてもよい。
【００６４】
感温素子１５０，１５２は、オープンループコントロール用のサーミスターであり、それぞれ、図１や図６のＮＴＣサーミスター１２，１３に対応する。感温素子１５０，１５２は、パワートランジスター１６０から離間した位置における温度（周囲温度）を検出する。
【００６５】
温度制御用素子１３０は、感温素子１４０，１５０、１５２の検出結果に基づいて、パワートランジスター１６０の発熱量を制御する。温度制御用素子１３０は、図１や図６の温度制御回路の構成要素のうち、ＮＴＣサーミスター１１，１２，１３及びパワートランジスター３０を除いた構成要素を含む。
【００６６】
なお、圧電振動子収納部１２０に収納するものとして水晶振動子を用いることで、恒温槽型水晶発振器（ＯＣＸＯ）を構成することができる。
【００６７】
図８は、図１の温度制御回路を含む本実施形態のＯＣＸＯの温度制御特性の一例を示す図である。比較例として、図１の温度制御回路から感温素子１５２（ＮＴＣサーミスター１３）を削除した温度制御回路を含むＯＣＸＯの温度制御特性の一例を図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示す。図９（Ａ）は、感温素子１５０（ＮＴＣサーミスター１２）によるオープンループコントロールの感度が相対的に高い場合の例であり、図９（Ｂ）は、感温素子１５０（ＮＴＣサーミスター１２）によるオープンループコントロールの感度が相対的に低い場合の例である。図８、図９（Ａ）、図９（Ｂ）において、横軸は経過時間、左側の縦軸はＯＣＸＯの温度制御偏差、右側の縦軸は周囲温度を表す。
【００６８】
Ｔ１はＯＣＸＯの周囲の温度の遷移を示している。すなわち、２５℃に設定して基準時刻から約７０分経過した後に−４０℃に設定して約１２０分まで保持し、約１２０分〜１８０分が経過する間に−４０℃から８５℃まで徐々に変化させた後約２１０分まで８５℃の設定を保持し、約２１０分経過後に２５℃に設定して２４０分まで保持している。Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は、Ｔ１の温度プロファイルに従って温度を変化させた時のＯＣＸＯの温度制御偏差の評価結果の一例を示している。
【００６９】
感温素子１５２（ＮＴＣサーミスター１３）が無い場合、感温素子１５０（ＮＴＣサーミスター１２）によるオープンループコントロールの感度が高いと、図９（Ａ）のＴ３に示すように、常温（２５℃）よりも高い高温側では適切な温度補正が行われてＯＣＸＯの温度制御偏差が小さいが、常温（２５℃）よりも低い低温側では感温素子１５０（ＮＴＣサーミスター１２）の急激な抵抗値変化に起因して過剰な温度補正がかかりＯＣＸＯの温度制御偏差が大きくなる。そのため、−４０℃〜８５℃で約３℃の幅の温度制御偏差がある。また、感温素子１５０（ＮＴＣサーミスター１２）によるオープンループコントロールの感度が低いと、図９（Ｂ）のＴ４に示すように、低温側では適切な温度補正が行われてＯＣＸＯの温度制御偏差が小さいが、高温側では感温素子１５０（ＮＴＣサーミスター１２）の抵抗値変化が小さすぎるため温度補正量が足りず、周囲温度に引っ張られてＯＣＸＯの温度制御偏差が大きくなる。そのため、−４０℃〜８５℃で約１℃の幅の温度制御偏差がある。これに対して、本実施形態の温度制御回路を用いたＯＣＸＯでは、図８のＴ２に示すように、低温側では主に感温素子１５０（ＮＴＣサーミスター１２）によるオープンループコントロールが適切に機能し、高温側では主に感温素子１５２（ＮＴＣサーミスター１３）によるオープンループコントロールが適切に機能するため、低温側でも高温側でも適切な温度補正が行われてＯＣＸＯの温度制御偏差が小さい。そのため、−４０℃〜８５℃での温度制御偏差は約０．２℃に収まっている。このように、感温素子１５０と感温素子１５２による２系統のオープンループコントロールにより高温側と低温側の補正を別個に行うことで、従来よりも温度特性に優れた高温型圧電発振器を実現することができる。
【００７０】
３．電子機器
図１０は、本実施形態の電子機器の構成例を示す機能ブロック図である。本実施形態の電子機器２００は、信号生成部３００、処理部４００、操作部４１０、表示部４２０、ＲＯＭ（Read Only Memory）４３０、ＲＡＭ（Random Access Memory）４４０、通信部４５０を含んで構成されている。なお、本実施形態の電子機器は、図１０の構成要素（各部）の一部を省略したり、他の構成要素を付加した構成としてもよい。
【００７１】
信号生成部３００は、温度制御回路３１０を含み、温度制御偏差の小さい所与の信号を生成して処理部４００に供給する。一例として、信号生成部３００を本実施形態の恒温槽型圧電発振器とすれば、温度制御偏差が小さく周波数安定度が高いクロック信号を処理部４００に供給することができる。他の一例として、水晶発振器など恒温槽のない単純な圧電発振器をヒーターで加熱して温度制御回路３１０で一定温度に制御することで、簡易な構成で、単純な圧電発振器よりも周波数安定度が高いクロック信号を発生させる信号生成部３００を構成することもできる。
【００７２】
処理部４００は、ＲＯＭ４３０に記憶されているプログラムに従って、各種の計算処理や制御処理を行う。具体的には、処理部４００は、信号生成部３００が生成した信号などに基づいて各種の計算処理をする。また、処理部４００は、操作部４１０からの操作信号に応じた各種の処理、表示部４２０に各種の情報を表示させるための表示信号を送信する処理、外部とデータ通信を行うために通信部４５０を制御する処理等を行う。
【００７３】
操作部４１０は、操作キーやボタンスイッチ等により構成される入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号を処理部４００に出力する。
【００７４】
表示部４２０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により構成される表示装置であり、処理部４００から入力される表示信号に基づいて各種の情報を表示する。
【００７５】
ＲＯＭ４３０は、処理部４００が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムや、所定の機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。
【００７６】
ＲＡＭ４４０は、処理部４００の作業領域として用いられ、ＲＯＭ４３０から読み出されたプログラムやデータ、操作部４１０から入力されたデータ、処理部４００が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。
【００７７】
通信部４５０は、処理部４００と外部装置との間のデータ通信を成立させるための各種制御を行う。
【００７８】
温度制御回路３１０として本実施形態の温度制御回路を電子機器２００に組み込むことにより、広い温度範囲にわたって高精度な処理を実現することができる。
【００７９】
このような電子機器２００としては温度制御が必要な種々の電子機器が考えられ、例えば、クロック源としてＯＣＸＯを用いる通信機器や測定器等が挙げられる。
【００８０】
なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００８１】
例えば、本実施形態では、発熱素子としてＮＰＮ型のパワートランジスターを用いた回路例を挙げて説明したが、発熱素子としてＰＮＰ型のバイポーラートランジスターを用い、ＮＴＣサーミスター１１，１２，１３をＰＮＰ型のバイポーラートランジスターの動作に応じた配置とした回路に応用することができる。また、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）を用いた回路や、パワートランジスターに代えて抵抗に電流を流すことで発生するジュール熱を利用する発熱素子を用いた回路などにも応用することができる。
【００８２】
また、例えば、本実施形態では、感温素子として負の温度係数を有し非線形な抵抗−温度特性を示すＮＴＣサーミスターを用いた回路例を挙げて説明したが、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスターなどの正の温度係数を有する感温素子や白金抵抗などの線形な抵抗−温度特性を示す感温素子を用いた回路などにも応用することができる。
【００８３】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００８４】
１ 温度制御回路、２，３，４ 外部端子、１１，１２，１３ ＮＴＣサーミスター、２０ 差動増幅器、３０ パワートランジスター、４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６ 抵抗、５０，５１，５２，５３ コンデンサー、１００ 恒温槽型圧電発振器、１１０ プリント基板、１２０ 圧電振動子収納部、１３０ 温度制御用素子、１４０ 感温素子、１５０，１５２ 感温素子、１６０ パワートランジスター、１７０ 発振用素子、１８０ カバー、２００ 電子機器、３００ 信号生成部、３１０ 温度制御回路、４００ 処理部、４１０ 操作部、４２０ 表示部、４３０ ＲＯＭ、４４０ ＲＡＭ、４５０ 通信部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物の温度を制御する温度制御回路であって、
前記被加熱物を加熱する発熱素子と、
前記被加熱物又は前記発熱素子の温度を測定できる位置に近在して設置される第１の感温素子と、
前記被加熱物及び前記発熱素子の周囲の温度を測定できる位置に離間して設置される第２の感温素子及び第３の感温素子と、
前記第１の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第１の制御、前記第２の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第２の制御及び前記第３の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第３の制御を行う増幅器と、を含み、
前記増幅器は、
前記第２の感温素子が検出する温度が低いほど前記第２の制御の比率を大きくし、前記第３の感温素子が検出する温度が高いほど前記第３の制御の比率を大きくする、温度制御回路。
【請求項２】
請求項１において、
前記増幅器は、
前記第２の感温素子の検出値の変化に応じて一方の入力電圧が変化するとともに、前記第３の感温素子の検出値の変化に応じて他方の入力電圧が変化する差動増幅器である、温度制御回路。
【請求項３】
請求項２において、
前記第３の感温素子と並列に接続される抵抗をさらに含み、
前記第３の感温素子と前記抵抗の合成抵抗値の変化に応じて、前記差動増幅器の前記他方の入力電圧が変化する、温度制御回路。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１の感温素子は、前記第２の感温素子と直列に接続され、
前記第１の感温素子と前記第２の感温素子の合成抵抗値の変化に応じて、前記差動増幅器の前記一方の入力電圧が変化する、温度制御回路。
【請求項５】
請求項３において、
前記第１の感温素子は、前記第３の感温素子と前記抵抗の並列回路と直列に接続され、
前記並列回路と前記第１の感温素子の合成抵抗値の変化に応じて、前記差動増幅器の前記他方の入力電圧が変化する、温度制御回路。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記第２の感温素子及び前記第３の感温素子は、
負の温度係数を有し非線形な抵抗−温度特性を示すサーミスターである、温度制御回路。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の温度制御回路と、
圧電振動子と、を含む、恒温槽型圧電発振器。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載の温度制御回路を含む、電子機器。
【請求項９】
被加熱物の温度を制御する温度制御方法であって、
発熱素子を用いて前記被加熱物を加熱する加熱工程と、
前記被加熱物又は前記発熱素子の温度を測定できる位置に近在して設置される第１の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第１の制御、前記被加熱物及び前記発熱素子の周囲の温度を測定できる位置に離間して設置される第２の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第２の制御及び前記被加熱物及び前記発熱素子から離れた位置に設置される第３の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第３の制御を行う制御工程と、を含み、
前記制御工程において、
前記第２の感温素子が検出する温度が低いほど前記第２の制御の比率を大きくし、前記第３の感温素子が検出する温度が高いほど前記第３の制御の比率を大きくする、温度制御方法。
【請求項１】
被加熱物の温度を制御する温度制御回路であって、
前記被加熱物を加熱する発熱素子と、
前記被加熱物又は前記発熱素子の温度を測定できる位置に近在して設置される第１の感温素子と、
前記被加熱物及び前記発熱素子の周囲の温度を測定できる位置に離間して設置される第２の感温素子及び第３の感温素子と、
前記第１の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第１の制御、前記第２の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第２の制御及び前記第３の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第３の制御を行う増幅器と、を含み、
前記増幅器は、
前記第２の感温素子が検出する温度が低いほど前記第２の制御の比率を大きくし、前記第３の感温素子が検出する温度が高いほど前記第３の制御の比率を大きくする、温度制御回路。
【請求項２】
請求項１において、
前記増幅器は、
前記第２の感温素子の検出値の変化に応じて一方の入力電圧が変化するとともに、前記第３の感温素子の検出値の変化に応じて他方の入力電圧が変化する差動増幅器である、温度制御回路。
【請求項３】
請求項２において、
前記第３の感温素子と並列に接続される抵抗をさらに含み、
前記第３の感温素子と前記抵抗の合成抵抗値の変化に応じて、前記差動増幅器の前記他方の入力電圧が変化する、温度制御回路。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１の感温素子は、前記第２の感温素子と直列に接続され、
前記第１の感温素子と前記第２の感温素子の合成抵抗値の変化に応じて、前記差動増幅器の前記一方の入力電圧が変化する、温度制御回路。
【請求項５】
請求項３において、
前記第１の感温素子は、前記第３の感温素子と前記抵抗の並列回路と直列に接続され、
前記並列回路と前記第１の感温素子の合成抵抗値の変化に応じて、前記差動増幅器の前記他方の入力電圧が変化する、温度制御回路。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記第２の感温素子及び前記第３の感温素子は、
負の温度係数を有し非線形な抵抗−温度特性を示すサーミスターである、温度制御回路。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の温度制御回路と、
圧電振動子と、を含む、恒温槽型圧電発振器。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかに記載の温度制御回路を含む、電子機器。
【請求項９】
被加熱物の温度を制御する温度制御方法であって、
発熱素子を用いて前記被加熱物を加熱する加熱工程と、
前記被加熱物又は前記発熱素子の温度を測定できる位置に近在して設置される第１の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第１の制御、前記被加熱物及び前記発熱素子の周囲の温度を測定できる位置に離間して設置される第２の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第２の制御及び前記被加熱物及び前記発熱素子から離れた位置に設置される第３の感温素子の検出値に基づいて前記発熱素子の発熱量を制御する第３の制御を行う制御工程と、を含み、
前記制御工程において、
前記第２の感温素子が検出する温度が低いほど前記第２の制御の比率を大きくし、前記第３の感温素子が検出する温度が高いほど前記第３の制御の比率を大きくする、温度制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１３４９１０（Ｐ２０１２−１３４９１０Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８７１７７（Ｐ２０１０−２８７１７７）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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