JPH03178341A - 恒温槽及びその操作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は恒温槽に係り特にペルチェ素子と電気ヒータと
を組合せ試料を急速に任意の設定温度に至らしめ得る恒
温槽に係る。

［従来の技術］ 従来の恒温槽は設定温度を変えて、その目標の温度に至
らしめるには必ず成る時間を要し、この所要時間の長さ
により使用目的に適合しない事が屡々ある。

温度を急速に上げ、または下げるためには恒温槽内に入
れた試料に対して短時間に人世の熱を授受する必要があ
る。

これに対し、既存の方法として、多くの場合、加温には
大容量の電気ヒータが用いられ冷却には低温の循環水を
用いることが一般的である。

いずれの場合も装置そのものが大きく、かつ冷却にあっ
ては、水の循環装置などの設備を必要とするので、非常
に使い勝手が悪いといえる。

冷却には半導体熱交換素子（ペルチェ素子）を用いるも
のもあり、このことは特筆することではないが、これで
短時間に冷却を行うには、高価な素子を多量に用いると
同時に大電力をも消費することになり、コスト高、かつ
装置は大型になる。

然もこのペルチェ素子は８０℃以上の温度で破壊される
性質があり電気ヒータと隣接して恒温槽に組込んだ場合
には恒温槽の加熱時に破損されるのでペルチェ素子を恒
温槽に適用することは事実上出来なかった。

［発明により解決すべき課題］ 本発明は敢えてペルチェ素子を利用し上記した従来型欠
点を排除しきわめて簡潔な装置でありながら、前述の目
的を十分に満たしてくれる装置及び方法にある。

［上記課題の解決手段コ そこで本発明では、ペルチェ素子で別に設けた蓄熱体（
鋼、アルミニウム等）を予め冷却しておき、これを移動
可能とし急激な冷却を必□とする時に、機械的に試料保
持ブロックに密着させることで、急速な冷却を実現しよ
うとするものであり、もち論これと同時にペルチェ素子
も冷却動作を持続させることにより、総合的に冷却能力
を増大させることができる。

以−Ｌのように本発明は急速冷却を簡素な装置で実現し
たことが最大の特徴といえる。

［作用］ 本発明に於いては、試料を保持ブロックに保持しておき
この保持ブロックをペルチェ素子により予め笑質」二股
定温度に冷却又は加熱しておいた蓄熱ブロックに密着さ
せたり切離したり出来る様に保持ブロックの上下機構を
設け、試料保持ブロックな蓄熱ブロックに密着させて熱
の接授を行ったり、切離して熱の接授を止めたりして、
任意の時に試料の冷却、加温が急速に達成出来る。

特に８０℃以上の試料加熱が要望される時は従来の様に
試料ブロック自体を電気ヒータにより加熱するが、この
場合６上記移動機構を駆動してペルチェ素子にこの高温
が及ばない様にする。

［実施例］ 第３図は本発明に類似した従来の恒温槽を示し斜視図を
（Ａ）、断面図を（，１３）で示′１−１は液体状の試
料を入れ例えば遠心分離帯より取り外したガラスチュー
ブでありこれら複数本を保持ブロック２に開けた穴の中
に挿入保持させる。

保持ブロックの下面に偏平なペルチェ素子４を貼付け、
これに通憲して保持ブロック２の温度を制御する。

３はペルチェ素子４の放勿フィンをちった放熱器である
。

この従来例にあっては試料を設定温度に維持するには試
料ブロック内にガラスチュブｌを保持せしめてからペル
チェ素子に通′毛を開始するので設定温度に達するまで
に時間を要する。

更にペルチェ素子は８０℃以上には加熱出来ないので本
従来型恒温槽は高温加熱は出来ない欠点があった。

第１図（Ａ）（Ｂ）は本発明恒温槽の実施例を示す斜視
図、及び断面図を示し、恒温化されるべき試料はガラス
チューブｌ内に入っている液体状のちのである。

２はガラスチューブｌを多数熱接授よく保持する熱良導
体の保持ブロックで、下面は蓄熱ブロック５よりの熱の
接授をよくするため蓄熱ブロックの上面とよく密着する
様に加工する。

このチューブ保持ブロック２は蓄熱ブロック５と約５ｍ
ｍ程度まで離れる様に上下移動する様に構成する。（図
示せず） 蓄熱ブロック５は銅、アルミニウム等の材質よりなる可
及的熱容量の大きい蓄熱ブロックである。

この下面にはペルチェ素子４とよく密着させて該ペルチ
ェ素子４との熱接授をよくしである。

該ペルチェ素子４の下面はフィン付放熱器３が取り付け
てあり、蓄熱ブロック５と放熱器３との間にペルチェ素
子４が介在してこれら３ツの部材は密着し積層されて１
体に構成せられる。

次に本発明のこの構成になる恒温槽の操作につき説明す
る。

先づ試料を冷却する場合は、予め蓄熱ブロック５をその
希望する設定温度に冷却するべくペルチェ素子に通電し
ておく。

もち論ペルチェ素子への通電と蓄熱ブロック５の温度と
は公知の温度制御方式により蓄熱ブロックは設定温度に
維持されているものとする。

次に試料を入れたガラスチューブｌ（例えば遠心分離器
より取り外した遠心チューブ）を試料保持ブロック２に
保持し、該ブロックを上下機構によりその下面を蓄熱ブ
ロック５の上面に密着させる。

この様にして保持ブロック２は畜熱ブロック５と同じ温
度に維持せられる。

試料を８０℃以下に恒温加熱する場合も上記と全て同様
であるので説明を省略する。

次に試料を８０’Ｃ以上に恒温加熱する場合は公知の様
に電気ヒータ（図示せず）により試料ブロックを加熱す
るが、ここで特に注意することはこの場合は保持ブロッ
ク２と蓄熱ブロック５とは上下機構により約５ｍｍ以上
離し保持ブロックの高温がペルチェ素子４へ伝わらない
様にしている事である。

冷却、加熱何れの場合でもペルチェ素子への通電は維持
しつ１行なえば冷却加熱速度が早くなる。

上下機構は極めて簡単な機構であるので特に図示はして
おらず、保持ブロックの側壁に上下矢印で略示している
が、本発明に於いて重要な事は上下機構自体の構成では
なく、該機構により保持る♂り２とペルチェ素子４との
間に熱伝導絶縁が得られ、ペルチェ素子がこの種恒温槽
に適用され得た点にある。

第３図は本発明により如何に早く試料が設定温度に到達
されるかを従来型との比較に於いて示すグラフであり、
従来恒温槽即ち大熱容里の蓄熱ブロックがない場合に於
いては９５℃の試料が希望設定温度３７℃まで下げるの
に１８０秒要していたものが本発明によれば僅か３０秒
で得られることを示すグラフである。

尚、より急速な冷却を要する時は蓄熱ブロック５の温度
を予め設定温度より更に下げておき、保持ブロック２の
蓄熱ブロックへの密着頭初は急温度勾配を辿り其の後は
設定温度に向かって制御するようにしてもよい。

［効果］ 本発明によれば、低温から８０’Ｃ以上の高温４　。

まで１つの恒温槽で恒温化が簡単な構成で達成出来るば
かりでなく、且つ、従来型よりも遥かに急な温度勾配を
以って試料を冷却加熱出来、然もその操作も簡単である
。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）ＣＢ）はペルチェ素子を用いた本発明によ
る恒温槽の斜視図及び断面図。 第２図は、本発明恒温槽の性能を従来型の性能と比較し
たグラフである。 第３図（Ａ）（Ｂ）は従来型による恒温槽の斜視図及び
断面図である。 試料チューブ 試料チューブ保持ブロック ペルチェ素子放熱器 ペルチェ素子 蓄熱ブロック ３゛故然器 ４　ペルチェ素子 ５　蓄熱ブロック ：ガラスチューブ ：チューブ保持器 放熱器 ：ペルチェ素子 （試料容器）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ペルチェ素子を用いて試料を冷却、加熱する恒温
   槽に於いて、ペルチェ素子を熱容量の大な蓄熱ブロック
   に１体化し、一方、試料を保持する保持ブロックを用意
   し、これを上記蓄熱ブロックと密着したり、切離したり
   相対移動可能とした事を特徴とする恒温槽。
2. （２）上記請求項（１）記載の恒温槽操作に於いて、ペ
   ルチェ素子と１体化した蓄熱ブロックを予め試料に必要
   な設定温度に実質上保持しておき、次に試料保持ブロッ
   クを上記蓄熱ブロックに密着し、ペルチェ素子への通電
   を止めない事を特徴とする恒温槽の操作方法。
3. （３）上記請求項（１）記載の恒温槽に於ける試料保持
   ブロックに更に加熱用の電気ヒータを設けておき、該ヒ
   ータにより上記試料保持ブロックを８０℃以上に加熱す
   る時は、上記ペルチェ素子と上記試料保持ブロックを相
   対移動して切離すことを特徴とする恒温槽操作 方法。