JPS5855450Y2 - 恒温槽装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は恒温槽装置、特に加熱、冷却両手段を備えた恒
温槽装置に関するものである。

例えばガスクロマトグラフの検出器、カラム等の恒温槽
あるいは細管式等速電気永動装置のカラム恒温槽におい
て、室温近辺の温度（５°Ｃ〜３０゜Ｃ）で槽内を厳密
に一定の温度に保持するためには、加熱素子だけでなく
、冷却素子も必要となってくる。

この冷却素子として従来からよく知られている熱電素子
（ペルチェ効果による。

）は非常に有用であり、かつ熱電素子（ペルチェ効果に
よる。

）は素子の性質上冷却素子としてのみでなく加熱素子と
して働くので、この種装置もすでに実用化されている。

まずこの従来の熱電素子（ペルチェ効果による。

）を使った恒温槽装置を第１図に示し、さらにこの装置
における問題点をこの図に基づいて以下に詳述する。

第１図においてＡは恒温槽、１は定電流電源、２は熱電
素子（ペルチェ効果による。

）、３は測温素子、４は測温素子３と共にブリッジ構成
される温度差検出部、５は測定された検出温度信号と槽
内設定温度信号との差を増幅する増幅器、６はこの増幅
器５によって駆動されるリレーであり、６ａ、６ｂはこ
のリレー６の接点である。

今リレー６の接点６ａ、６ｂの状態は図示の通りである
として、次に動作を説明する。

図示のように熱電素子（ペルチェ効果による。

）２に電流を流していると、熱電素子（ペルチェ効果に
よる。

）２は加熱素子として動作し、この発熱によって恒温槽
Ａ内の温度はどんどん上昇していく。

この槽内の温度は測定素子３で測定され、温度検知部４
からは設定温度との差が増幅器５によって増幅される。

測温素子３で検出される温度が設定温度よりも高くなる
と、増幅器５はリレー６のコイルを動作させる。

これに伴って接点６ａ。６ｂは第１図とは逆の方向に切
換えられ、この切換に伴って熱電素子（ペルチェ効果に
よる。

）２に流れる電流の向きが変るので、熱電素子（ペルチ
ェ効果による。

）２は冷却素子として動作しはしる。

恒温槽Ａが冷却され、測温素子３で検出される温度が再
度設定温度よりも低くなると、再びリレー６の接点６ａ
、６ｂは図示の状態に復帰し熱電素子（ペルチェ効果に
よる。

）２は加熱素子に切換えられる。

このようにして、この従来例では熱電素子（ペルチェ効
果による。

）２を加熱冷却の両方に利用できるという利点があるが
この熱電素子（ペルチェ効果による。

）２を動作させるために５アンペア〜２０アンペアとい
う大きな電流をリレー６で切換えなければならず、この
ような状態では接点の切換回数は非常に多く接点６ａ、
６ｂの寿命に問題があり、結果として装置を高信頼度の
ものにできなかった。

またこのリレー６を他の素子に置換えることも不可能で
はないが、複雑高価になるという新たな問題を生ずるの
で不都合であった。

本考案は上述した欠点を極く簡単な構成で解決しようと
するもので、この構成の要部とするところは、槽内温度
を検出器で検出し、この検出温度信号と槽内設定温度信
号とを比較し、この比較信号によって上記槽内に配設さ
れた冷却体および発熱体に流れる電流を制御して、上記
槽内の温度を一定に保持させるものにおいて、上記発熱
体および冷却体を電源に対して並列に接続するとともに
、この発熱体は上記比較信号のその入力端子への導入に
より、自己中に流れる電流が制御され、かつその電流量
に応じて発熱する発熱体であり、一方冷却体は、発熱体
での制御に応じて自己中を流れる電流によって冷却効果
を発揮する熱電素子（ペルチェ効果による。

）であり、この画情発熱体に流れる電流の割合によって
冷却および発熱をおこなうようにしだところにあり、さ
らには発熱体と電流制御素子とをひとつのトランジスタ
で兼用させるようにしたところにある。

次に本考案の１実施例である第２図に基づいて本考案の
動作を説明する。

第２図において、第１図と同一の番号を附したものは第
１図のそれと同一のものを示し、７は電力（パワー用）
トランジスタ、８はトランジスタ、９は抵抗器である。

なお熱電素子（ペルチェ効果による。

）２に流れる電流の向きは熱電素子（ペルチェ効果によ
る。

）２が冷却素子として動作する向きである。

電力トランジスタ７は加熱素子として作用しいま、測温
素子３で検出される温度が設定温度よりも低い場合には
、温度検出部４のブリッジ回路に不平衡出力（比較信号
）が生じ、これが増幅器５を経て電力トランジスタ７の
ベース端に印加され、トランジスタ７がＯＮされる。

すなわち、このトランジスタ７には不平衡出力に応じた
電流が流れ、発熱作用を開始する。

他方、熱電素子（ペルチェ効果による。

）２にはトランジスタ７が流れた電流分だけ流れる電流
が減少し、その吸熱量が減することになる。

しかして、測温素子３により検出される温度が設定温度
よりも高くなった場合には、温度検出部４よりの出力に
よって電力トランジスタ７はＯＦＦされ、電源１よりの
電流は熱電素子３にのみ流れ吸熱作用が行なわれ、槽Ａ
内の温度が下げられる。

測温素子３による検出温度と設定温度が等しい場合、す
なわち、このときは熱電素子３による吸熱量とトランジ
スタ７による発熱量とがバランスする状態であるから、
この状態を維持しうるように熱電素子３とトランジスタ
７にそれぞれ相応の電流が分流されることになる。

いいかえれば、トランジスタ７のベース端には例えば、
温度検出部４よりの不平衡出力が零のとき、適当なバイ
アス電圧（図示せず）が印加され、これによって吸熱量
とバランスする発熱量を得るだけの電流の流れをもたら
せるようにする。

このようなバランス電圧の代わりに、温度検出部のブリ
ッジ回路そのものに、設定温度と検出温度が等しい場合
にその状態を満足させるような出力（前記バイアス電圧
に相当する）を生じさせるようにすることも可能である
。

またこの発熱体である電力トランジスタ７と冷却体の熱
電素子（ペルチェ効果による。

）とを同一の良熱導体の金属板上に設けておけば相互の
熱応答性を非常に高めることができる。

第２図の実施例では電力トランジスタ７を直接発熱体と
して使用し無だなく電力を利用するとともに構成を簡単
にしたが、これにかぎることなく、この電力トランジス
タ７を恒温槽Ａの外側に設け、このトランジスタと直列
にヒータ等を設けるような構成でもよいことはいうまで
もない。

以上詳述したように本考案は、熱電素子（ペルチェ効果
による。

）に並列に電流制御可能な加熱素子を接続し、この両者
に流れる電流の割合をコントロールするという極めて簡
単な構成で信頼性と精度の高い恒温槽装置を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来の熱電素子（ペルチェ効果による。 ）を使った恒温槽装置の要部説明図、第２図は本考案の
恒温槽装置の１実施例の要部説明図である。 Ａ・・・・・・恒温槽、１・・・・・・定電流電源、２
・・・・・・熱電素子（ペルチェ効果による。 ）、３・・・・・・測温素子、４・・・・・・温度検出
部、５・・・・・・増幅器、６・・・・・・リレー６ａ
。 ６ｂ・・・・・・接点、 ７・・・・・・電力トランジスタ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 自己中に流れる電流量に応じて発熱する電力トランジス
   タの発熱体と、自己中に流れる電流量に応じて冷却効果
   を発揮する熱電素子（ペルチェ効果による。 ）の冷却体とを電源に対し並列に接続して槽内に配設す
   ると共に別個に槽内に設けた測温素子からの槽内温度検
   出信号と槽内設定温度信号とを比較して比較信号を出力
   する温度検出部を備え、この温度検出部からの比較信号
   によって発熱体の電力トランジスタの導通量を制御し、
   発熱体及び冷却体に流れる電流の分流割合を加減して加
   熱及び冷却を行なうようにした恒温槽装置。