JP3331038B2 - Temperature control device - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、温度制御装置に係り、
特に急速加熱あるいは急速冷却を行うに際し、立上がり
および立ち下がりが急俊になるような温度制御装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature control device,
In particular, the present invention relates to a temperature control device that rises and falls rapidly when performing rapid heating or rapid cooling.
【０００２】[0002]
【従来の技術】生化学試料などを対象とした加熱冷却装
置には極めて高精度の温度管理と、短時間で試料を周期
的に加熱冷却させることが必要とされる場合がある。こ
の場合には温度の立上がりおよび立ち下がりが急俊であ
ることが求められる。2. Description of the Related Art In some cases, a heating and cooling apparatus for a biochemical sample or the like requires extremely high-precision temperature control and periodic heating and cooling of the sample in a short time. In this case, it is required that the temperature rise and fall rapidly.
【０００３】しかしながら、装置内の加熱冷却される部
分が熱容量を持つため、追従性が十分に得られず、急俊
なプロファイルを示す温度制御は極めて困難であった。
特に多段の温度設定を行う必要のある場合、所望の温度
に安定化されるまでの時間の短縮は極めて困難であると
いう問題があった。However, since the portion of the apparatus to be heated and cooled has a heat capacity, sufficient follow-up properties cannot be obtained, and it is extremely difficult to control the temperature so as to exhibit a steep profile.
In particular, when it is necessary to set the temperature in multiple stages, there is a problem that it is extremely difficult to shorten the time until the temperature is stabilized at a desired temperature.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このように温度変化に
対する追従性がよく急俊で高精度の温度制御を行うこと
ができる低コストの温度制御装置が求められているが、
従来この要求を満たすことのできる装置はなかった。As described above, there is a demand for a low-cost temperature control device which has a good ability to follow a temperature change and is capable of performing temperature control with high speed and high accuracy.
Heretofore, no device has been able to satisfy this requirement.
【０００５】本発明は前記実情に鑑みてなされたもの
で、追従性がよく急俊で高精度の温度制御を行うことが
できる温度制御装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a temperature control apparatus which has good follow-up performance and can perform temperature control with high speed and high accuracy.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴は、
温度制御装置において、熱源と、前記熱源で加熱せしめ
られるように構成された蓄熱ブロックと、前記蓄熱ブロ
ックに接触するように設置された試料と、前記試料と同
一温度条件となるように設置された第１の温度センサ
と、前記蓄熱ブロック内の温度を検出する第２の温度セ
ンサと、前記蓄熱ブロック内に、冷却媒体を循環せしめ
る循環路と、前記熱源が駆動され、前記第１の温度セン
サが目的温度まで到達したとき、前記循環路を開くとと
もに前記第２の温度センサに切り替え、前記蓄熱ブロッ
クを冷却し、前記第２の温度センサが目的温度に到達し
た時点で前記循環路を閉じるように構成された制御手段
とを具備したことにある。A first feature of the present invention is as follows.
In the temperature control device, a heat source, a heat storage block configured to be heated by the heat source, a sample set to be in contact with the heat storage block, and a sample are installed so as to have the same temperature condition as the sample. A first temperature sensor, a second temperature sensor for detecting a temperature in the heat storage block, a circulation path for circulating a cooling medium in the heat storage block, and the heat source being driven, the first temperature sensor When the temperature reaches the target temperature, the circulation path is opened and switched to the second temperature sensor, the heat storage block is cooled, and the circulation path is closed when the second temperature sensor reaches the target temperature. And a control means configured as described above.
【０００７】望ましくは、前記制御手段はさらに前記第
２の温度センサが目的温度に到達した時点で前記循環路
を閉じるとともに前記第１の温度センサに切り替えるよ
うに構成される。なお、第１の温度センサを第２の温度
センサに切り替え、循環路を開いて冷却媒体の循環を開
始する時点は、第１の温度センサが目的温度よりもやや
低い温度となった時点としてもよい。Preferably, the control means is configured to close the circulation path and switch to the first temperature sensor when the second temperature sensor reaches a target temperature. The point at which the first temperature sensor is switched to the second temperature sensor, the circulation path is opened, and the circulation of the cooling medium is started may be the point at which the temperature of the first temperature sensor becomes slightly lower than the target temperature. Good.
【０００８】さらに望ましくは、制御手段は、前記目的
温度を保持する際、前記熱源を駆動するように構成され
る。More preferably, the control means is configured to drive the heat source when the target temperature is maintained.
【０００９】本発明の第２は、低温と高温に維持された
液体によって複数の目的温度を急俊に制御するものであ
る。すなわち、この特徴は、熱媒体としての液体を第１
の目的温度よりも低温に維持せしめてなる第１の蓄液タ
ンクと、熱媒体としての液体を前記第２の目的温度より
も高温に維持せしめてなる第２の蓄液タンクと、前記第
１および第２の蓄液タンクから前記液体を循環路を介し
て供給することにより第１または第２の目的温度に、加
熱または冷却せしめられるように構成された温度調節ブ
ロックと、前記温度調節ブロックに接触するように設置
された試料と、前記試料と同一温度条件となるように設
置された第１の温度センサと、前記温度調節ブロック内
の温度を検出する第２の温度センサと、前記液体の温度
調節ブロックへの送出対象となる第１または第２の蓄液
タンクの切り替えを行う切り替え弁と、前記切り替え弁
の開閉を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段
は、温度上昇により第２の目的温度に設定すべく、第２
の蓄液タンクから前記液体を循環路に供給して、前記第
１の温度センサが第２の目的温度まで到達したとき、前
記切り替え弁を駆動し前記循環路に前記第１の蓄液タン
クから液体を供給するとともに前記第２の温度センサに
切り替え、前記温度調節ブロックを冷却し、前記第２の
温度センサが前記第２の目的温度に到達した時点で前記
循環路を閉じる高温制御部と、さらに温度下降により第
１の目的温度に設定すべく、第１の蓄液タンクから前記
液体を循環路に供給して、前記第１の温度センサが第１
の目的温度まで到達したとき、前記切り替え弁を駆動し
前記循環路に前記第２の蓄液タンクから液体を供給する
とともに前記第２の温度センサに切り替え、前記温度調
節ブロックを加熱し、前記第２の温度センサが前記第１
の目的温度に到達した時点で前記循環路を閉じる低温制
御部とから構成されていることにある。A second aspect of the present invention is to rapidly control a plurality of target temperatures with a liquid maintained at a low temperature and a high temperature. That is, the feature is that the liquid as the heat medium is
A first liquid storage tank configured to maintain a temperature lower than the target temperature, a second liquid storage tank configured to maintain a liquid as a heat medium at a temperature higher than the second target temperature, and the first liquid storage tank. And a temperature control block configured to be heated or cooled to the first or second target temperature by supplying the liquid from the second liquid storage tank through the circulation path, and to the temperature control block. A sample installed in contact with the sample, a first temperature sensor installed to have the same temperature condition as the sample, a second temperature sensor for detecting the temperature in the temperature control block, A switching valve for switching the first or second liquid storage tank to be sent to the temperature control block; and a control unit for controlling opening and closing of the switching valve, wherein the control unit is configured to control a temperature rise. In order to set the second target temperature, a second
Supplying the liquid from the liquid storage tank to the circulation path, and when the first temperature sensor reaches the second target temperature, drives the switching valve to move the liquid from the first liquid storage tank to the circulation path. A high-temperature control unit that supplies liquid and switches to the second temperature sensor, cools the temperature adjustment block, and closes the circulation path when the second temperature sensor reaches the second target temperature; Further, the liquid is supplied from the first liquid storage tank to the circulation path in order to set the temperature to the first target temperature by lowering the temperature.
When the temperature reaches the target temperature, the switching valve is driven to supply liquid from the second liquid storage tank to the circulation path, and the liquid is switched to the second temperature sensor, and the temperature control block is heated, The second temperature sensor is the first
And a low-temperature controller that closes the circulation path when the target temperature is reached.
【００１０】望ましくは、さらに前記温度調節ブロック
に、熱的に接触し、これを加熱または冷却する熱源を具
備し、第１または第２の目的温度に保持する際には、前
記制御手段は、前記循環路を閉じ前記熱源を駆動するよ
うに構成される。Desirably, the apparatus further comprises a heat source which comes into thermal contact with the temperature control block and heats or cools the temperature control block. When the temperature control block is maintained at the first or second target temperature, the control means includes: It is configured to close the circulation path and drive the heat source.
【００１１】[0011]
【作用】上記第１の構成によれば、加熱に際しまず、熱
源を作動せしめ、試料と同一温度条件となるように設け
られた第１の温度センサが目的温度に到達するまで急速
に加熱し、この後循環路を開いて蓄熱ブロック内に冷却
媒体を循環せしめ、第２の温度センサが目的温度に到達
すると、循環路を閉じ、蓄熱ブロック内での冷却媒体の
循環を阻止するようにしている。According to the first configuration, upon heating, first, the heat source is operated, and the first temperature sensor provided so as to have the same temperature condition as the sample rapidly heats until the target temperature is reached. Thereafter, the circulation path is opened to circulate the cooling medium in the heat storage block, and when the second temperature sensor reaches the target temperature, the circulation path is closed to prevent the circulation of the cooling medium in the heat storage block. .
【００１２】ここで第１の温度センサは試料にほぼ近い
温度を示すが、試料が目的温度に到達したとき、蓄熱ブ
ロックは実際にはこの温度よりもはるかに高い温度に到
達している。そこで、循環路を開いて冷却媒体を循環さ
せ、急速冷却して蓄熱ブロックを目的温度まで低下せし
める。Here, the first temperature sensor indicates a temperature almost close to the sample, but when the sample reaches the target temperature, the heat storage block has actually reached a temperature much higher than this temperature. Therefore, the circulation path is opened to circulate the cooling medium, and the cooling medium is rapidly cooled to lower the heat storage block to the target temperature.
【００１３】この際、この第１の温度センサを第２の温
度センサに切り替える時点を決定する設定（目的）温度
は、循環路を閉じる時点を決定する第２の温度センサの
設定（目的）温度と同一でもよいが、前者を後者よりも
やや低めにしておくようにしてもよい。これにより、冷
却開始時点を繰り上げることになる。この切り替え温度
の設定温度との差は、試料が設定温度まで早く到達する
ことができ、かつ蓄熱ブロック温度が高くなり過ぎない
温度差を設定するのが望ましい。At this time, the set (target) temperature for determining the point in time when the first temperature sensor is switched to the second temperature sensor is the set (target) temperature of the second temperature sensor for determining the point in time for closing the circulation path. However, the former may be set slightly lower than the latter. As a result, the cooling start point is advanced. The difference between the switching temperature and the set temperature is desirably set to a temperature difference at which the sample can reach the set temperature quickly and the heat storage block temperature does not become too high.
【００１４】また第２の構成によれば、低温と高温に維
持された液体によって複数の目的温度を急俊に制御する
もので、液体の切り替えのみで高速でかつ高精度に温度
制御を行うことが可能となる。すなわち、この特徴は、
熱媒体としての液体を目的温度の最大値よりも高温に設
定されたものと、目的温度の最小値よりも低温に設定さ
れたものと２種類用意しておくのみで、液体の切り替え
のみで高速かつ高精度の温度制御を行うものである。す
なわち温度調節ブロックの温度と試料温度との差を、温
度センサの切り替えにより良好に制御し、温度上昇に際
して本発明の第１で行ったのと同様の制御を温度の下降
に際しても逆にして行うようにしている。また、一定温
度に保持する場合には、ヒータやサーモモジュールなど
の接触熱源を付加することによりより容易に制御するこ
とが可能である。さらにこれらの熱源は、温度上昇や温
度降下に際して熱媒体としての液体の循環路への供給と
併用して駆動しても良い。According to the second configuration, a plurality of target temperatures are rapidly controlled by the liquid maintained at a low temperature and a high temperature, and the temperature control is performed at high speed and with high accuracy only by switching the liquid. Becomes possible. That is, this feature
Only two kinds of liquids as a heat medium, one set at a temperature higher than the maximum target temperature and one set at a temperature lower than the minimum target temperature, are prepared. In addition, high-precision temperature control is performed. That is, the difference between the temperature of the temperature control block and the sample temperature is favorably controlled by switching the temperature sensor, and the same control as that performed in the first embodiment of the present invention is performed when the temperature rises, and the same control is performed when the temperature falls. Like that. In addition, when the temperature is maintained at a constant value, the temperature can be more easily controlled by adding a contact heat source such as a heater or a thermo module. Further, these heat sources may be driven together with the supply of the liquid as a heat medium to the circulation path when the temperature rises or falls.
【００１５】[0015]
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照しつ
つ詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００１６】この温度制御装置は、図１に説明図を示す
ように、加熱を、アルミニウムブロックからなる蓄熱ブ
ロック１のまわりに取り付けられたヒータ２で行うとと
もに、冷却をシリコンオイルからなる冷却媒体を循環路
３に循環させることにより行うようにし、これらの駆動
制御を制御手段１０によって行うようにしたことを特徴
とする。In this temperature control device, as shown in an explanatory view of FIG. 1, heating is performed by a heater 2 mounted around a heat storage block 1 made of an aluminum block, and cooling is performed by a cooling medium made of silicon oil. It is characterized in that it is performed by circulating through the circulation path 3, and the drive control is performed by the control means 10.
【００１７】すなわちこの蓄熱ブロック１内に形成され
た第１の凹部４に試料５を設置するとともに、この第１
の凹部４に隣接して第２の凹部６を配設し、ここを前記
試料と同一材料で構成してモニター部とし第１の温度セ
ンサ７を配設しており、さらに蓄熱ブロック１には蓄熱
ブロック１内の温度を検出する第２の温度センサ８を配
設している。また、前記蓄熱ブロック１内に冷却媒体を
循環せしめる循環路３は、サーモモジュール９によって
冷却せしめられる蓄液タンク１１から冷却媒体を循環せ
しめるように構成されており、制御回路１０からの命令
により、電磁弁１２を介してバイパス循環路１３と循環
路３との間を切り替え可能なように構成されている。That is, the sample 5 is placed in the first concave portion 4 formed in the heat storage block 1, and the first concave portion 4 is placed in the first concave portion 4.
A second concave portion 6 is provided adjacent to the concave portion 4 of the above. The second concave portion 6 is made of the same material as the sample, and a monitor portion is provided with a first temperature sensor 7. A second temperature sensor 8 for detecting the temperature in the heat storage block 1 is provided. The circulation path 3 for circulating the cooling medium in the heat storage block 1 is configured to circulate the cooling medium from the liquid storage tank 11 cooled by the thermo module 9, and according to a command from the control circuit 10, It is configured to be able to switch between the bypass circuit 13 and the circuit 3 via the solenoid valve 12.
【００１８】次に、この温度制御装置の動作についてタ
イムチャートを参照しつつ説明する。 図２に示すよう
に、目的温度がＴ´1 ，Ｔ´2 ，Ｔ´3 ，Ｔ´1 と、階
段状に上昇・下降していくような温度制御を行うもので
あるとする。図３は第１および第２の温度センサの切り
替えのタイムチャートであり、図４は冷却循環路のオン
オフを示すタイムチャートである。Next, the operation of the temperature control device will be described with reference to a time chart. As shown in FIG. 2, object temperature T'1, T'2, T'3, and T'1, and performs a temperature control so continue to rise and fall in a stepwise manner. FIG. 3 is a time chart of switching between the first and second temperature sensors, and FIG. 4 is a time chart showing ON / OFF of the cooling circulation path.
【００１９】まず、ヒータ２をオンし、急速加熱し蓄熱
ブロック１を加熱することにより、試料５を加熱すると
ともに第１の温度センサ７の温度を測定する。この温度
Ｔ1が第１の目的温度Ｔ´1 になったとき、すなわち試
料の温度がＴ´1 になったとき、蓄熱ブロックの実際の
温度すなわち第２の温度センサの温度Ｔb1はこの温度Ｔ
1 よりもΔＴだけ高くなっている。これは蓄熱ブロック
と第１の温度センサとの間に熱抵抗が存在するためであ
る。なお、蓄液タンクは図示しない別の温度制御回路に
よって所定の温度ＴW に維持せしめられている。First, the heater 2 is turned on, the sample 5 is heated by rapid heating to heat the heat storage block 1, and the temperature of the first temperature sensor 7 is measured. When the temperature T 1 is reached the first target temperature T'1, i.e. when the temperature of the sample became T'1, the actual temperature that is the temperature T b1 of the second temperature sensor of the temperature of the heat storage block T
It is higher than 1 by ΔT. This is because a thermal resistance exists between the heat storage block and the first temperature sensor. Incidentally, it is brought maintained at a predetermined temperature T W by another temperature control circuit蓄液tank not shown.
【００２０】この時点で、ヒータ２をオフにし、電磁弁
１２を開いて循環路３に冷却媒体を循環させると同時
に、制御回路１０に接続するセンサを第１の温度センサ
から蓄熱ブロック１の温度を検出する第２の温度センサ
に切り替える。そして温度Ｔwに維持された冷却媒体に
より蓄熱ブロック１を冷却しこの第２の温度センサの温
度Ｔb が目的温度Ｔ´1 に到達したとき、電磁弁１２を
切り替えて循環路３からバイパス１３に冷却媒体を循環
させる。そしてこれと同時に、制御回路１０に接続する
センサを蓄熱ブロック１の温度を検出する第２の温度セ
ンサから試料温度をモニタする第１の温度センサに切り
替える。そしてさらにヒータ２により、試料温度をモニ
タする第１の温度センサの指示値Ｔ1 ＝Ｔ´1 を時間ｔ
1 の間保持する。At this time, the heater 2 is turned off, the solenoid valve 12 is opened, and the cooling medium is circulated through the circulation path 3. At the same time, the sensor connected to the control circuit 10 is switched from the first temperature sensor to the temperature of the heat storage block 1. Is switched to the second temperature sensor that detects And when the temperature T by the cooling medium maintained at w to cool the heat storage block 1 temperature T b of the second temperature sensor reaches the target temperature T'1, bypass from the circulation passage 3 switches the electromagnetic valve 12 13 The cooling medium is circulated. At the same time, the sensor connected to the control circuit 10 is switched from the second temperature sensor detecting the temperature of the heat storage block 1 to the first temperature sensor monitoring the sample temperature. Further, the instruction value T1 = T'1 of the first temperature sensor for monitoring the sample temperature is further set by the heater 2 at time t.
Hold for 1
【００２１】そしてこの保持時間ｔ1 の終点に到達した
ら、目的温度をＴ´2 に変更し、ヒータ２によって急速
加熱する。When the end point of the holding time t 1 is reached, the target temperature is changed to T ′ 2 , and the heater 2 is rapidly heated.
【００２２】同様にしてこのサイクルを繰り返す。This cycle is repeated in the same manner.
【００２３】前記実施例では第１の設定温度と第２の設
定温度は同一温度となるようにしたが、蓄熱ブロックの
温度上昇を抑制するため、温度上昇時には、図５(a) お
よび(b) に示すように第１の設定温度を第２の設定温度
よりもやや低くして、早めに冷却工程にはいるように
し、逆に下降時には、図６(a) および(b) に示すように
第１の設定温度をやや高く、早めに冷却を停止するよう
にすることにより、過熱および過冷を防ぐことができ
る。In the above embodiment, the first set temperature and the second set temperature are set to be the same temperature. However, in order to suppress a rise in the temperature of the heat storage block, when the temperature rises, FIGS. ), The first set temperature is slightly lower than the second set temperature, so that the cooling process is started earlier. On the contrary, when the temperature is lowered, as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). By setting the first set temperature slightly higher and stopping the cooling earlier, it is possible to prevent overheating and overcooling.
【００２４】すなわちここでは図５に示す場合には、試
料温度をモニタする第１の温度センサがこの温度に到達
したとき制御回路が冷却開始信号を出力する温度である
第１の設定温度Ｔ´diを、目的温度であるＴ´i よりも
低くし、蓄熱ブロックが定常状態となったことを検知す
るための第２の温度センサの第２の設定温度Ｔ´biは目
的温度Ｔ´i としている。すなわち言い換えると第１の
設定温度Ｔ´di≦第２の設定温度Ｔ´biとなる。That is, here, in the case shown in FIG. 5, when the first temperature sensor for monitoring the sample temperature reaches this temperature, the control circuit outputs a cooling start signal at the first set temperature T '. di is lower than the target temperature T ′ i , and the second set temperature T ′ bi of the second temperature sensor for detecting that the heat storage block is in the steady state is the target temperature T ′ i. I have. In other words, in other words, the first set temperature T ′ di ≦ the second set temperature T ′ bi .
【００２５】一方図６に示す温度下降時には逆に、試料
温度をモニタする第１の温度センサがこの温度に到達し
たとき制御回路が冷却終了信号を出力する温度である第
１の設定温度Ｔ´diを、目的温度であるＴ´i よりも高
くし、蓄熱ブロックが定常状態となったことを検知する
ための第２の温度センサの第２の設定温度Ｔ´biは目的
温度Ｔ´i としている。すなわち言い換えると第１の設
定温度Ｔ´di≧第２の設定温度Ｔ´biとなる。On the other hand, when the temperature is lowered as shown in FIG. 6, the first set temperature T 'is a temperature at which the control circuit outputs a cooling end signal when the first temperature sensor for monitoring the sample temperature reaches this temperature. di is higher than the target temperature T ′ i , and the second set temperature T ′ bi of the second temperature sensor for detecting that the heat storage block is in the steady state is the target temperature T ′ i. I have. That is, in other words, the first set temperature T ′ di ≧ the second set temperature T ′ bi .
【００２６】いずれの場合においても、定常状態になっ
たのちはＡに示すようにモニタとしての第１の温度セン
サの出力に基づいて制御回路を駆動するようにしてもよ
いし、Ｂに示すように蓄熱ブロック１に設けられた第２
の温度センサの出力に基づいて制御回路を駆動するよう
にしてもよい。In any case, after the steady state is established, the control circuit may be driven based on the output of the first temperature sensor as a monitor as shown in A, or as shown in B. The second provided in the heat storage block 1
The control circuit may be driven based on the output of the temperature sensor.
【００２７】このようにして極めて容易に、急俊で高精
度の温度制御を行うことが可能となる。この装置は、特
に短時間毎に温度を変化させる必要がある場合や、短時
間の温度サイクル試験を行う場合などに特に有効であ
る。In this way, it is possible to control the temperature quickly and with high accuracy very easily. This device is particularly effective when the temperature needs to be changed every short time or when a short-time temperature cycle test is performed.
【００２８】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。Next, a second embodiment of the present invention will be described.
【００２９】この温度制御装置は、図７に説明図を示す
ように、熱媒体としての液体を目的温度の最大値よりも
高温に設定されたものと、目的温度の最小値よりも低温
に設定されたものと２種類用意しておき、液体の切り替
えによって温度制御を行うものである。すなわち温度調
節ブロックの温度と試料温度との差を、温度センサの切
り替えにより良好に制御し、温度上昇に際して前記第１
の実施例で行ったのと同様の制御を温度の下降に際して
も逆にして行うようにしている。第１の実施例では温度
調節ブロック１´の温度先行分を液体によって調整した
が、この例では２種類の温度の液体を用い、これを切り
替えることにより、急速温度上昇および急速下降にこの
液体を用いるとともに、温度先行分の調整にもこの液体
を用いるようにしたことを特徴とする。As shown in the explanatory view of FIG. 7, this temperature control device sets a liquid as a heat medium at a temperature higher than the maximum value of the target temperature and at a temperature lower than the minimum value of the target temperature. The temperature control is performed by switching between liquids. That is, the difference between the temperature of the temperature control block and the sample temperature is favorably controlled by switching the temperature sensor.
The same control as performed in the embodiment is performed in reverse even when the temperature decreases. In the first embodiment, the temperature leading portion of the temperature control block 1 'is adjusted by the liquid, but in this example, two types of liquids are used, and by switching between them, the liquid is rapidly increased and decreased. It is characterized in that this liquid is used for the adjustment of the preceding temperature as well as the liquid.
【００３０】この装置は熱媒体としての液体を３５℃に
維持せしめてなる第１の蓄液タンク２０と、この液体を
１００℃に維持せしめてなる第２の蓄液タンク３０と、
第１および第２の蓄液タンクからこの液体を循環路３を
介して供給することにより第１または第２の目的温度Ｔ
1 ´＝８０℃，Ｔ2 ´＝５０℃に、加熱または冷却せし
められるように構成された温度調節ブロック１´と、こ
の温度調節ブロック１´内に設置された試料５と、試料
５と同一温度条件となるように設置された第１の温度セ
ンサ７と、温度調節ブロック内の温度を検出する第２の
温度センサ８と、前記液体の温度調節ブロックへの送出
対象となる第１または第２の蓄液タンクの切り替えを行
う切り替え弁１２，１４と、この切り替え弁の開閉を制
御する制御回路１０とから構成されている。この制御回
路１０は、温度上昇により第１の目的温度に設定すべ
く、第２の蓄液タンク３０から前記液体を循環路３に供
給して、第１の温度センサ７が第１の設定温度（Ｔ
d1´）まで到達したとき、前記切り替え弁１２，１４を
駆動し前記循環路３に前記第１の蓄液タンク２０から液
体を供給するとともに前記第２の温度センサ８に切り替
え、前記温度調節ブロック１´を冷却し、前記第２の温
度センサ８が前記第１の目的温度Ｔ1 ´に到達した時点
で前記循環路３を閉じるように構成されている。一方、
さらに温度下降により第２の設定温度に設定すべく、第
１の蓄液タンク２０から前記液体を循環路に供給して、
前記第１の温度センサ７が第２の設定温度（Ｔd2´）ま
で到達したとき、前記切り替え弁１２を駆動し前記循環
路に前記第２の蓄液タンク３０から液体を供給するとと
もに前記第２の温度センサ８に切り替え、前記温度調節
ブロック１´を加熱し、前記第２の温度センサ８が前記
第２の目的温度Ｔ2 ´（＝第２の設定温度Ｔb2´）に到
達した時点で前記循環路を閉じるように構成されてい
る。なお循環路にはバイパス循環路１３が接続されてお
り、制御回路１０からの命令により、電磁弁１２を介し
てバイパス循環路１３と循環路３との間を切り替え可能
なように構成されている。This device comprises a first liquid storage tank 20 for maintaining a liquid as a heat medium at 35 ° C., a second liquid storage tank 30 for maintaining this liquid at 100 ° C.,
By supplying the liquid from the first and second liquid storage tanks through the circulation path 3, the first or second target temperature T
1 ′ = 80 ° C., T 2 ′ = 50 ° C., a temperature control block 1 ′ configured to be heated or cooled, a sample 5 installed in the temperature control block 1 ′, and the same as the sample 5. A first temperature sensor 7 installed to meet the temperature condition, a second temperature sensor 8 for detecting the temperature in the temperature adjustment block, and a first or a second liquid to be sent to the temperature adjustment block. Switching valves 12 and 14 for switching between the two liquid storage tanks, and a control circuit 10 for controlling opening and closing of the switching valves. The control circuit 10 supplies the liquid from the second liquid storage tank 30 to the circulation path 3 so as to set the first target temperature by increasing the temperature, and the first temperature sensor 7 outputs the first set temperature. (T
When the temperature reaches d1 '), the switching valves 12 and 14 are driven to supply liquid from the first liquid storage tank 20 to the circulation path 3 and switch to the second temperature sensor 8 to switch to the temperature control block. 1 'is cooled, and the circulation path 3 is closed when the second temperature sensor 8 reaches the first target temperature T 1 '. on the other hand,
Further, the liquid is supplied from the first liquid storage tank 20 to the circulation path in order to set the temperature to the second set temperature by lowering the temperature.
When the first temperature sensor 7 reaches a second set temperature (T d2 ′), the switching valve 12 is driven to supply a liquid from the second liquid storage tank 30 to the circulation path and the second At the time when the second temperature sensor 8 reaches the second target temperature T 2 ′ (= second set temperature T b2 ′). To close the circulation path. A bypass circulation path 13 is connected to the circulation path, and is configured to be able to switch between the bypass circulation path 13 and the circulation path 3 via the electromagnetic valve 12 according to a command from the control circuit 10. .
【００３１】次に、この温度制御装置の動作についてタ
イムチャートを参照しつつ説明する。第１の実施例では
温度調節ブロック１´の温度上昇先行分を冷却用液体に
よって調整し、温度下降先行分はヒータによって調整し
たが、この例では２種類の温度の液体を用い、これを切
り替えることにより、急速温度上昇および急速下降にこ
の液体を用いるとともに、上昇・下降いずれの温度先行
分の調整にもこの液体を用いるようにしたことを特徴と
する。Next, the operation of the temperature control device will be described with reference to a time chart. In the first embodiment, the temperature rise preceding portion of the temperature adjustment block 1 'is adjusted by the cooling liquid, and the temperature fall advance portion is adjusted by the heater. In this example, liquids of two kinds of temperatures are used, and switching is performed. Thus, the liquid is used for the rapid temperature rise and the rapid decrease, and this liquid is used for the adjustment of the temperature rise and fall both.
【００３２】図８に示すように、目的温度がＴ´1 ，Ｔ
´2 と、階段状に変化していくような温度制御を行うも
のであるとする。図８(a) は温度制御のタイムチャー
ト、図８(b) は第１および第２の温度センサの切り替え
のタイムチャートであり、図８(c) は循環路のオンオフ
を示すタイムチャートである。ここでは第１の温度セン
サの設定温度Ｔ´d1を、目的温度であるＴ´1 よりも低
くし、温度制御ブロックが定常状態となったことを検知
するための第２の温度センサの設定温度Ｔ´b1は目的温
度Ｔ´i としている。すなわち言い換えると設定温度Ｔ
´di≦設定温度Ｔ´b1とする。As shown in FIG. 8, the target temperatures are T ′ 1 , T
'And 2, it is assumed to perform temperature control as will change stepwise. FIG. 8A is a time chart of temperature control, FIG. 8B is a time chart of switching between the first and second temperature sensors, and FIG. 8C is a time chart showing ON / OFF of the circulation path. . The set temperature T'd1 of the first temperature sensor here, lower than T'1 is a target temperature, the set temperature of the second temperature sensor for detecting that the temperature control block becomes a steady state T'b1 is intended temperature T'i. That is, in other words, the set temperature T
'And di ≦ set temperature T'b1.
【００３３】温度下降時には逆に、試料温度をモニタす
る第１の温度センサがこの温度に到達したとき制御回路
が冷却終了信号を出力する温度である設定温度Ｔ´
d2を、目的温度であるＴ´2 よりも高くし、温度調節ブ
ロックが定常状態となったことを検知するための第２の
温度センサの設定温度Ｔ´b2は目的温度Ｔ´2 としてい
る。すなわち言い換えると設定温度Ｔ´d2≧設定温度Ｔ
´b2となる。Conversely, when the temperature drops, the set temperature T ', which is the temperature at which the control circuit outputs a cooling end signal when the first temperature sensor for monitoring the sample temperature reaches this temperature.
The d2, higher than T'2 is a target temperature, the set temperature T'b2 of the second temperature sensor for detecting that the temperature control block becomes the steady state is intended temperature T'2. That is, in other words, the set temperature T ′ d2 ≧ the set temperature T
´ b2 .
【００３４】まず、ヒータ２をオンするとともに第２の
蓄液タンク３０を開き、急速加熱し温度調節ブロック１
´を加熱することにより、試料５を加熱するとともに第
１の温度センサ７の温度を測定する。この温度Ｔd1が設
定温度Ｔ´d1になったとき、すなわち試料の温度がＴ´
1 より低めの温度になったとき、温度制御ブロックの実
際の温度すなわち第２の温度センサの温度Ｔb1はこの温
度Ｔ´d1よりもΔＴだけ高くなっている。これは温度調
節ブロックと第１の温度センサとの間に熱抵抗が存在す
るためである。なお、第１および第２の蓄液タンクは図
示しない別の温度制御回路によって一定温度３５℃と１
００℃とに維持せしめられている。First, the heater 2 is turned on, the second liquid storage tank 30 is opened, and rapid heating is performed.
By heating ', the sample 5 is heated and the temperature of the first temperature sensor 7 is measured. In this case the temperature T d1 becomes the set temperature T'd1, that is, the temperature of the sample T'
When the temperature becomes lower than 1, the actual temperature of the temperature control block, that is, the temperature T b1 of the second temperature sensor is higher than this temperature T ′ d1 by ΔT. This is because a thermal resistance exists between the temperature control block and the first temperature sensor. The first and second liquid storage tanks are maintained at a constant temperature of 35 ° C. by another temperature control circuit (not shown).
It is kept at 00 ° C.
【００３５】この時点で、電磁弁１２を操作して第２の
蓄液タンク３０から１００℃の液体を循環するのを停止
するとともに、循環路３に冷却媒体としての３５℃の液
体を第１の蓄液タンク２０から循環させる。そしてこれ
と同時に、制御回路１０に接続するセンサを第１の温度
センサから温度調節ブロック１´の温度を検出する第２
の温度センサに切り替える。そして温度３５℃に維持さ
れた液体により温度調節ブロック１´を冷却しこの第２
の温度センサの温度Ｔb が目的温度Ｔ´1 ＝７０℃に到
達したとき、電磁弁１２を切り替えて循環路３からバイ
パス１３に温度３５℃に維持された液体を循環させる。
そしてこれと同時に、制御回路１０に接続するセンサを
温度調節ブロック１´の温度を検出する第２の温度セン
サから試料温度をモニタする第１の温度センサに切り替
える。そしてさらにヒータ２により、試料温度をモニタ
する第１の温度センサの指示値Ｔ1 ＝Ｔ´1 を時間ｔ1
の間保持する。At this point, the operation of the solenoid valve 12 stops the circulation of the liquid at 100 ° C. from the second storage tank 30 and the passage of the liquid at 35 ° C. From the liquid storage tank 20. At the same time, the sensor connected to the control circuit 10 is changed from the first temperature sensor to the second temperature for detecting the temperature of the temperature control block 1 ′.
Switch to the temperature sensor. Then, the temperature control block 1 ′ is cooled by the liquid maintained at a temperature of 35 ° C.
When the temperature T b temperature sensor reaches the target temperature T'1 = 70 ℃, circulating liquid maintained from the circulation passage 3 switches the electromagnetic valve 12 to the bypass 13 to the temperature 35 ° C..
At the same time, the sensor connected to the control circuit 10 is switched from the second temperature sensor for detecting the temperature of the temperature adjustment block 1 'to the first temperature sensor for monitoring the sample temperature. And further by the heater 2, an instruction value T1 = T'1 of the first temperature sensor for monitoring the sample temperature time t 1
Hold for
【００３６】そしてこの保持時間ｔ1 の終点に到達した
ら、設定温度をＴ´2 ＝５０℃に変更し、ヒータ２をオ
フにするとともにバイパス１３を閉じ循環路３に、第１
の蓄液タンク２０から３５℃の液体を流し温度調節ブロ
ック１´を急速冷却する。そして第１の温度センサの指
示値Ｔd2がＴ´d2になったとき、電磁弁１２を操作して
第１の蓄液タンク２０から３５℃の液体を循環するのを
停止するとともに、循環路３に加熱媒体としての１００
℃の液体を第２の蓄液タンク３０から循環させる。そし
てこれと同時に、制御回路１０に接続するセンサを第１
の温度センサから温度調節ブロック１´の温度を検出す
る第２の温度センサに切り替える。そして温度１００℃
に維持された液体により温度調節ブロック１´を加熱し
この第２の温度センサの温度Ｔb2が目的温度Ｔ´2 ＝５
０℃に到達したとき、電磁弁１２を切り替えて循環路３
からバイパス１３に温度１００℃に維持された液体を循
環させる。そしてこれと同時に、制御回路１０に接続す
るセンサを温度調節ブロック１´の温度を検出する第２
の温度センサから試料温度をモニタする第１の温度セン
サに切り替える。そしてさらにヒータ２をオンにし、ヒ
ータ２を制御回路１０で制御しながら試料温度をモニタ
する第１の温度センサの指示値Ｔb2＝Ｔ´2を時間ｔ2
の間保持する。同様にしてこのサイクルを繰り返す。When the end time of the holding time t 1 is reached, the set temperature is changed to T ′ 2 = 50 ° C., the heater 2 is turned off, the bypass 13 is closed, and the first
The liquid at 35 ° C. is supplied from the liquid storage tank 20 to rapidly cool the temperature control block 1 ′. And when the indicated value T d2 of the first temperature sensor becomes T'd2, stops the from first蓄液tank 20 by operating the solenoid valve 12 to circulate 35 ° C. liquid circulation path 3. 100 as heating medium
The liquid having a temperature of ° C. is circulated from the second liquid storage tank 30. At the same time, the sensor connected to the control circuit 10 is connected to the first
Is switched to the second temperature sensor for detecting the temperature of the temperature adjustment block 1 'from the temperature sensor of the second embodiment. And the temperature is 100 ° C
The temperature control block 1 ′ is heated by the liquid maintained at a temperature T b2 of the second temperature sensor and the target temperature T ′ 2 = 5.
When the temperature reaches 0 ° C., the solenoid valve 12 is switched so that the circulation path 3
Then, the liquid maintained at the temperature of 100 ° C. is circulated to the bypass 13. At the same time, a sensor connected to the control circuit 10 is used as a second sensor for detecting the temperature of the temperature control block 1 ′.
Is switched from the first temperature sensor to the first temperature sensor that monitors the sample temperature. And further to turn on the heater 2, an instruction value T b2 = T'2 of the first temperature sensor for monitoring the sample temperature time while controlling the heater 2 in the control circuit 10 t 2
Hold for This cycle is repeated in the same manner.
【００３７】このようにして第１および第２の目的温度
を急俊に切り替えることができる。なお、前記実施例で
は目的温度は２段で構成したが、第１および第２の蓄液
タンクの維持設定温度の間の領域であればいかなる温度
にも高速度で設定することができる上、多段構成も容易
である。In this way, the first and second target temperatures can be rapidly switched. In the above-described embodiment, the target temperature is configured in two stages. However, the target temperature can be set to any temperature at a high speed as long as the temperature is in the range between the maintenance set temperatures of the first and second liquid storage tanks. A multi-stage configuration is also easy.
【００３８】また、前記実施例ではヒータ２は温度上昇
時および一定温度維持状態の時に使用したが、温度上昇
時あるいは一定温度維持状態のいずれかのみに使用して
も良いし、液体のみで温度制御するようにしてもよい。In the above-described embodiment, the heater 2 is used when the temperature is raised and the temperature is kept constant. However, the heater 2 may be used only when the temperature is raised or when the temperature is kept constant. You may make it control.
【００３９】[0039]
【発明の効果】以上説明してきたように、温度制御装置
によれば、急俊でかつ高精度の温度制御を行うことが可
能となる。As described above, according to the temperature control device, it is possible to perform the temperature control quickly and with high accuracy.
【図１】本発明の第１の実施例の温度制御装置を示す図FIG. 1 is a diagram showing a temperature control device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】同装置による温度制御のタイムチャートを示す
図FIG. 2 is a diagram showing a time chart of temperature control by the same device.
【図３】同装置による温度センサの切り替えのタイムチ
ャートを示す図FIG. 3 is a diagram showing a time chart of switching of a temperature sensor by the device.
【図４】同装置による循環路の切り替えのタイムチャー
トを示す図FIG. 4 is a diagram showing a time chart of switching of a circulation path by the same device.
【図５】本発明の他の実施例の温度制御装置によるの温
度制御の要部説明図FIG. 5 is an explanatory view of a main part of temperature control by a temperature control device according to another embodiment of the present invention.
【図６】本発明の他の実施例の温度制御装置によるの温
度制御の要部説明図FIG. 6 is an explanatory view of a main part of temperature control by a temperature control device according to another embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第２の実施例の温度制御装置を示す図FIG. 7 is a diagram showing a temperature control device according to a second embodiment of the present invention.
【図８】同装置による温度制御のタイムチャートを示す
図FIG. 8 is a diagram showing a time chart of temperature control by the same device.
１ 蓄熱ブロック １´ 温度調節ブロック ２ ヒータ ３ 循環路 ４ 第１の凹部 ５ 試料 ６ 第２の凹部 ７ 第１の温度センサ ８ 第２の温度センサ ９ サーモモジュール １０ 制御回路 １１ 蓄液タンク １２ 電磁弁 １３ バイパス ２０ 第１の蓄液タンク ３０ 第２の蓄液タンク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermal storage block 1 'Temperature control block 2 Heater 3 Circulation path 4 First concave part 5 Sample 6 Second concave part 7 First temperature sensor 8 Second temperature sensor 9 Thermo module 10 Control circuit 11 Liquid storage tank 12 Solenoid valve 13 bypass 20 first liquid storage tank 30 second liquid storage tank
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 25/00 G01N 3/60 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 25/00 G01N 3/60
Claims (5)
ックと、 前記蓄熱ブロックに接触するように設置された試料と、 前記試料と同一温度条件となるように設置された第１の
温度センサと、 前記蓄熱ブロック内の温度を検出する第２の温度センサ
と、 前記蓄熱ブロック内に、冷却媒体を循環せしめる循環路
と、 前記熱源が駆動され、前記第１の温度センサが目的温度
まで到達したとき、前記循環路を開くとともに前記第２
の温度センサに切り替え、前記蓄熱ブロックを冷却し、
前記第２の温度センサが目的温度に到達した時点で前記
循環路を閉じるように構成された制御手段とを具備した
ことを特徴とする温度制御装置。1. A heat source, a heat storage block configured to be heated by the heat source, a sample installed in contact with the heat storage block, and installed so as to have the same temperature condition as the sample. A first temperature sensor; a second temperature sensor for detecting a temperature in the heat storage block; a circulation path for circulating a cooling medium in the heat storage block; and the first temperature sensor, wherein the heat source is driven. When the temperature reaches the target temperature, the circulation path is opened and the second
Switch to the temperature sensor, cool the heat storage block,
A control unit configured to close the circulation path when the second temperature sensor reaches a target temperature.
ンサが第２の温度に到達した時点で前記循環路を閉じる
とともに前記第１の温度センサに切り替えるように構成
されていることを特徴とする請求項１に記載の温度制御
装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein said control means is configured to close said circulation path and switch to said first temperature sensor when said second temperature sensor reaches a second temperature. The temperature control device according to claim 1.
る際には、前記熱源を駆動するように構成されているこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の温度制御装
置。3. The temperature control device according to claim 1, wherein the control unit is configured to drive the heat source when the target temperature is maintained.
は冷却せしめるように構成した温度調節ブロックと、 熱媒体としての液体を前記第１の目的温度よりも低温に
維持せしめてなる第１の蓄液タンクと、 熱媒体としての液体を前記第２の目的温度よりも高温に
維持せしめてなる第２の蓄液タンクと、 前記温度調節ブロックに接触するように設置され、前記
第１および第２の蓄液タンクから前記液体を循環路を介
して前記温度調節ブロックに供給することにより前記第
１または第２の目的温度に制御される試料と、 前記試料と同一温度条件となるように設置された第１の
温度センサと、 前記温度調節ブロック内の温度を検出する第２の温度セ
ンサと、 前記液体の温度調節ブロックへの送出対象となる第１ま
たは第２の蓄液タンクの切り替えを行う切り替え弁と、 前記切り替え弁の開閉を制御する制御手段とを具備し、 前記制御手段は、温度上昇により第２の目的温度に設定
すべく、第２の蓄液タンクから前記液体を循環路に供給
して、前記第１の温度センサが第２の目的温度まで到達
したとき、前記切り替え弁を駆動し前記循環路に前記第
１の蓄液タンクから液体を供給するとともに前記第２の
温度センサに切り替え、前記温度調節ブロックを冷却
し、前記第２の温度センサが前記第２の目的温度に到達
した時点で前記循環路を閉じる高温制御部と、 さらに温度下降により第１の目的温度に設定すべく、第
１の蓄液タンクから前記液体を循環路に供給して、前記
第１の温度センサが第１の目的温度まで到達したとき、
前記切り替え弁を駆動し前記循環路に前記第２の蓄液タ
ンクから液体を供給するとともに前記第２の温度センサ
に切り替え、前記温度調節ブロックを加熱し、前記第２
の温度センサが前記第１の目的温度に到達した時点で前
記循環路を閉じる低温制御部とから構成されていること
を特徴とする温度制御装置。4. A temperature control block configured to heat or cool to a first or second target temperature, and a first temperature control unit that maintains a liquid as a heat medium at a temperature lower than the first target temperature. A liquid storage tank, a second liquid storage tank configured to maintain a liquid as a heat medium at a temperature higher than the second target temperature, and a liquid storage tank that is installed so as to be in contact with the temperature control block; A sample controlled to the first or second target temperature by supplying the liquid from the second liquid storage tank to the temperature control block through a circulation path, so that the temperature is the same as that of the sample. A first temperature sensor installed, a second temperature sensor for detecting a temperature in the temperature control block, and switching of a first or second liquid storage tank to be sent to the temperature control block of the liquid. And a control means for controlling the opening and closing of the switching valve, wherein the control means circulates the liquid from the second storage tank to set the temperature to a second target temperature. When the first temperature sensor reaches a second target temperature, the switching valve is driven to supply liquid from the first liquid storage tank to the circulation path, and the second A high-temperature control unit that switches to a temperature sensor, cools the temperature adjustment block, and closes the circulation path when the second temperature sensor reaches the second target temperature; To supply the liquid from the first liquid storage tank to the circulation path, and when the first temperature sensor reaches a first target temperature,
The switching valve is driven to supply the liquid from the second liquid storage tank to the circulation path, and is switched to the second temperature sensor to heat the temperature adjustment block,
And a low-temperature control unit that closes the circulation path when the temperature sensor reaches the first target temperature.
接触し、これを加熱または冷却する熱源を具備し、第１
または第２の目的温度に保持する際には、前記制御手段
は、前記循環路を閉じ前記熱源を駆動するように構成さ
れていることを特徴とする請求項４に記載の温度制御装
置。5. A heat source for thermally contacting the temperature control block and heating or cooling the temperature control block,
5. The temperature control device according to claim 4, wherein, when maintaining the temperature at the second target temperature, the control unit closes the circulation path and drives the heat source. 6.
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