JP2009171868A - 温度制御装置および温度制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】温度制御対象物に接する面を備えた第1のペルチェ素子と、温度制御対象物に第1のペルチェ素子とは離れて接する面を備えた第2のペルチェ素子と、第1のペルチェ素子の面とは異なる他の面に接する第1の蓄熱手段と、第2のペルチェ素子の面とは異なる他の面に接する第2の蓄熱手段と、を備え、制御回路が、第1の蓄熱手段と、第2の蓄熱手段を異なる温度に制御する。
【選択図】図1
Description
図1は同実施形態による温度制御装置の構成を示す第1の図である。
この図は、2つのペルチェ素子と2つのヒートシンクを備え、また、温度制御対象物A(PCR容器;本実施形態においては化学反応用チップと呼ぶ)を配置した状態を示す温度制御装置の断面図を示している。図で示すように、温度制御装置は第1のモジュールと第2のモジュールの2つのモジュールから構成されており、第1のモジュール1は、第一のペルチェ素子11、第一のヒートシンク12(蓄熱材15、ヒータ16)、温度センサ13、14から構成されている。また、第2のモジュール2は、第2のペルチェ素子21、第2のヒートシンク22(フィン25、ファン26)、温度センサ23、24から構成されている。また、温度センサ12,13,23,24及びヒータ16,ファン26には制御回路30が接続されている。
この図は、温度制御対象物である化学反応用チップを示す図である。図2に示すように、化学反応用チップは、上板部1と下板部2の対応する面が接合して成る構造となっており、上板部1にはDNA水溶液の注入孔3が2つ備えられている。また、下板部2には水溶液が溜まる反応槽の凹部4が設けられている。図2においては簡略化して反応層の凹部4が3つのみ備えられた様子を示しているが、本実施系形態においては36個が備えられているものとする。
ここで、蓄熱材15にはヒータ16が内蔵されている。蓄熱材15と第1のペルチェ素子11が接する箇所に温度センサ14が設置されており、この温度センサ14は第1のヒートシンク側の蓄熱材の温度を計測している。また温度センサ13は温度制御対象物Aである化学反応用チップの第1のヒートシンク側の面の温度を計測している。そして、制御回路30は、はじめに蓄熱材15が95℃に加熱されるようにヒータ16に電流を流し、その後は蓄熱材15が常時95℃に保温されるようにヒータ16に電流を流す。
Qchip={α×(Tchip+273)Iin}+{1/2×R×Iin 2}
−{L×(Tchip−Tsink)}
で表すことができる。
図3で示す温度制御装置は、図1で示した温度制御装置における第2のペルチェ素子21とフィン25の間に蓄熱材27と第3のペルチェ素子28を備えるようにしたものである。図3で示す温度制御装置では、第2のペルチェ素子21が温度制御対象物Aである化学反応用チップから吸熱した熱を、一旦、蓄熱材27に蓄熱し、第3のペルチェ素子28により蓄熱材27の熱を吸熱して、フィン25、ファン26により熱を放出する。
12・・・第1のヒートシンク
13,14,23,24・・・温度センサ
15・・・蓄熱材
16ヒータ
21・・・第2のペルチェ素子
22・・・第2のヒートシンク
25・・・フィン
26・・・ファン
27・・・蓄熱材
28・・・第3のペルチェ素子
A・・・温度制御対象物
Claims (4)
- 温度制御対象物への加熱または前記温度制御対象物からの吸熱を行う温度制御装置であって、
前記温度制御対象物に接する面を備えた第1のペルチェ素子と、
前記温度制御対象物に前記第1のペルチェ素子とは離れて接する面を備えた第2のペルチェ素子と、
前記第1のペルチェ素子の前記面とは異なる他の面に接する第1の蓄熱手段と、
前記第2のペルチェ素子の前記面とは異なる他の面に接する第2の蓄熱手段と、を備え、
前記第1の蓄熱手段と、前記第2の蓄熱手段を異なる温度に制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする温度制御装置。 - 前記第1の蓄熱手段が、蓄熱材とヒータとで構成されることを特徴とする請求項1に記載の温度制御装置。
- 前記制御手段は、
前記温度制御対象物への加熱を行う場合には、前記第1のペルチェ素子に対して、前記第2のペルチェ素子が移動させる熱より大きな熱を前記第1の蓄熱手段から前記温度制御対象物へ移動させるように電流を流す制御を行い、
前記温度制御対象物からの吸熱を行う場合には、前記第2のペルチェ素子に対して、前記第1のペルチェ素子が移動させる熱より大きな熱を前記温度制御対象物から前記第2の蓄熱手段へ移動させるように電流を流す制御を行う
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の温度制御装置。 - 前記温度制御対象物に接する面を備えた第1のペルチェ素子と、
前記温度制御対象物に前記第1のペルチェ素子とは離れて接する面を備えた第2のペルチェ素子と、
前記第1のペルチェ素子の前記面とは異なる他の面に接する第1の蓄熱手段と、
前記第2のペルチェ素子の前記面とは異なる他の面に接する第2の蓄熱手段と、を備えた温度制御装置が、温度制御対象物への加熱または前記温度制御対象物からの吸熱を行う温度制御方法であって、
制御手段が、
前記温度制御対象物への加熱を行う場合には前記第1のペルチェ素子が前記温度制御対象物より高い熱を発するよう電流を流す制御を行い、
前記温度制御対象物からの吸熱を行う場合には前記第2のペルチェ素子が前記温度制御対象物より低い熱を発するよう電流を流す制御を行い、
前記第1の蓄熱手段と、前記第2の蓄熱手段を異なる温度に制御する
ことを特徴とする温度制御方法。
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