JPH06210189A - ヒーターブロック - Google Patents
ヒーターブロックInfo
- Publication number
- JPH06210189A JPH06210189A JP527893A JP527893A JPH06210189A JP H06210189 A JPH06210189 A JP H06210189A JP 527893 A JP527893 A JP 527893A JP 527893 A JP527893 A JP 527893A JP H06210189 A JPH06210189 A JP H06210189A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- block
- heater
- block member
- heater block
- heating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【目的】 急速昇温を行った場合にもブロック内に温度
むらが生じず、複数の試料を同一温度に加熱することの
できるヒーターブロックを提供する。 【構成】 ヒーターブロック１は、ＡｌＮ（窒化アルミ
ニウム）セラミックよりなるブロック部材３の内部に、
導電性の発熱体であるヒーター層５が埋設されたもので
ある。ブロック本体３の上部には、遺伝子操作試料等の
液体試料Ｓを入れたマイクロチューブＴが挿入される挿
入孔７が設けられている。ヒーター層５は、通電によっ
て発熱する発熱抵抗体であり、ＴｉＮ粉末とＡｌＮ粉末
を主成分とするペーストを製造時に焼成して得られる導
電性の薄層のパターンである。そして、このヒーター層
５は、挿入孔７の底部７ａの付近を環状に取り巻く環状
部５ｃが形成されているとともに、その両端部５ａ，５
ｂが通電用の端子９ａ，９ｂと電気的に接続されてい
る。
むらが生じず、複数の試料を同一温度に加熱することの
できるヒーターブロックを提供する。 【構成】 ヒーターブロック１は、ＡｌＮ（窒化アルミ
ニウム）セラミックよりなるブロック部材３の内部に、
導電性の発熱体であるヒーター層５が埋設されたもので
ある。ブロック本体３の上部には、遺伝子操作試料等の
液体試料Ｓを入れたマイクロチューブＴが挿入される挿
入孔７が設けられている。ヒーター層５は、通電によっ
て発熱する発熱抵抗体であり、ＴｉＮ粉末とＡｌＮ粉末
を主成分とするペーストを製造時に焼成して得られる導
電性の薄層のパターンである。そして、このヒーター層
５は、挿入孔７の底部７ａの付近を環状に取り巻く環状
部５ｃが形成されているとともに、その両端部５ａ，５
ｂが通電用の端子９ａ，９ｂと電気的に接続されてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばバイオテクノロ
ジー分野にて用いられるブロック恒温槽等に使用される
ヒーターブロックに係わり、特に急速加熱した場合にも
温度むらが生じないヒーターブロックに関する。
ジー分野にて用いられるブロック恒温槽等に使用される
ヒーターブロックに係わり、特に急速加熱した場合にも
温度むらが生じないヒーターブロックに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、例えば分子生物学、遺伝子工
学等のバイオテクノロジー分野においては、試験管中の
試料を加熱する恒温槽として、アルミブロック（アルミ
ニウム製のブロック部材）を用いたブロック恒温槽が用
いられている。
学等のバイオテクノロジー分野においては、試験管中の
試料を加熱する恒温槽として、アルミブロック（アルミ
ニウム製のブロック部材）を用いたブロック恒温槽が用
いられている。
【０００３】図７に示す様に、このブロック恒温槽は、
マイクロチューブＴ（エッペンドルフ：小型の試験管）
を挿入する挿入孔１０１が複数設けられたアルミブロッ
ク１０３を備え、このアルミブロック１０３の底面に設
置されるヒータープレート（面状発熱体）１０５によっ
てアルミブロック１０３を加熱して、マイクロチューブ
Ｔの中の試料Ｓを所望の温度に加熱するものである。
マイクロチューブＴ（エッペンドルフ：小型の試験管）
を挿入する挿入孔１０１が複数設けられたアルミブロッ
ク１０３を備え、このアルミブロック１０３の底面に設
置されるヒータープレート（面状発熱体）１０５によっ
てアルミブロック１０３を加熱して、マイクロチューブ
Ｔの中の試料Ｓを所望の温度に加熱するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の様な
ブロック恒温槽においては、アルミブロック１０３の挿
入孔１０１に挿入される複数の試料をすべて同一温度で
加熱する必要があり、特に挿入孔の試料Ｓが位置する試
料を加熱する部分の温度は、挿入孔１０１毎にすべて均
一になるように、即ち温度むらが生じないように設計さ
れている。
ブロック恒温槽においては、アルミブロック１０３の挿
入孔１０１に挿入される複数の試料をすべて同一温度で
加熱する必要があり、特に挿入孔の試料Ｓが位置する試
料を加熱する部分の温度は、挿入孔１０１毎にすべて均
一になるように、即ち温度むらが生じないように設計さ
れている。
【０００５】しかしながら、前記従来のブロック恒温槽
においては、アルミブロック１０３の底面等の外部に設
けられたヒータープレート１０５によって加熱している
ため、特にヒータープレート１０５の発熱量を多くして
急速昇温した場合は、アルミブロック１０３の側面から
の放熱により、アルミブロック１０３内の側面寄りの部
分の温度が中央部分に比べて低くなり、温度むらが大き
くなるという問題があった。
においては、アルミブロック１０３の底面等の外部に設
けられたヒータープレート１０５によって加熱している
ため、特にヒータープレート１０５の発熱量を多くして
急速昇温した場合は、アルミブロック１０３の側面から
の放熱により、アルミブロック１０３内の側面寄りの部
分の温度が中央部分に比べて低くなり、温度むらが大き
くなるという問題があった。
【０００６】本発明は、前記課題を解決するためになさ
れ、急速昇温を行った場合にもブロック内に温度むらが
生じず、複数の試料を同一温度に加熱することのできる
ヒーターブロックを提供することを目的とする。
れ、急速昇温を行った場合にもブロック内に温度むらが
生じず、複数の試料を同一温度に加熱することのできる
ヒーターブロックを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項１の発明は、被加熱体が挿入される挿入部が設
けられたブロック部材と、該ブロック部材を加熱する加
熱手段とを備えるヒーターブロックであって、前記ブロ
ック部材がセラミックにて構成されるとともに、前記ブ
ロック部材の内部には、前記加熱手段として導電材料か
らなる発熱体が埋設されたことを特徴とするヒーターブ
ロックを要旨とする。
の請求項１の発明は、被加熱体が挿入される挿入部が設
けられたブロック部材と、該ブロック部材を加熱する加
熱手段とを備えるヒーターブロックであって、前記ブロ
ック部材がセラミックにて構成されるとともに、前記ブ
ロック部材の内部には、前記加熱手段として導電材料か
らなる発熱体が埋設されたことを特徴とするヒーターブ
ロックを要旨とする。
【０００８】また、請求項２の発明は、前記ブロック部
材が窒化アルミニウムセラミックにて構成されることを
特徴とする前記請求項１記載のヒーターブロックを要旨
とする。更に、請求項３の発明は、前記ブロック部材に
は冷媒が通過する冷媒通路を設けたことを特徴とする前
記請求項１記載のヒーターブロックを要旨とする。
材が窒化アルミニウムセラミックにて構成されることを
特徴とする前記請求項１記載のヒーターブロックを要旨
とする。更に、請求項３の発明は、前記ブロック部材に
は冷媒が通過する冷媒通路を設けたことを特徴とする前
記請求項１記載のヒーターブロックを要旨とする。
【０００９】また更に、請求項４の発明は、前記ブロッ
ク部材には冷却用のフィンを設けたことを特徴とする前
記請求項１記載のヒーターブロックを要旨とする。ま
た、請求項５の発明は、前記ブロック部材には温度セン
サーを挿入するセンサー挿入孔を設けたことを特徴とす
る前記請求項１記載のヒーターブロックを要旨とする。
ク部材には冷却用のフィンを設けたことを特徴とする前
記請求項１記載のヒーターブロックを要旨とする。ま
た、請求項５の発明は、前記ブロック部材には温度セン
サーを挿入するセンサー挿入孔を設けたことを特徴とす
る前記請求項１記載のヒーターブロックを要旨とする。
【００１０】ここで、前記被加熱体としては、例えば試
験管、マイクロチューブ、シャーレ等が挙げられる。前
記セラミックとしては、例えば窒化アルミニウム、窒化
珪素、窒化珪素、サイアロン（Ｓｉ3Ｎ4−Ａｌ2Ｏ3−Ａ
ｌＮ−ＳｉＯ2系の様に、Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系の元素
から構成される化合物）よりなるセラミック等を用いる
ことができるが、ブロック部材を迅速に加熱・冷却する
ためには、熱伝導率の高い窒化アルミニウム（熱伝導
率：約１７０Ｗ／ｍＫ）が一層好ましい。
験管、マイクロチューブ、シャーレ等が挙げられる。前
記セラミックとしては、例えば窒化アルミニウム、窒化
珪素、窒化珪素、サイアロン（Ｓｉ3Ｎ4−Ａｌ2Ｏ3−Ａ
ｌＮ−ＳｉＯ2系の様に、Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ系の元素
から構成される化合物）よりなるセラミック等を用いる
ことができるが、ブロック部材を迅速に加熱・冷却する
ためには、熱伝導率の高い窒化アルミニウム（熱伝導
率：約１７０Ｗ／ｍＫ）が一層好ましい。
【００１１】前記導電材料からなる発熱体としては、例
えばＷ，Ｗ−Ｒｅ合金等の高融点金属のコイルや、ヒー
ター製造時に、Ｗ，ＷＣ，ＷＳｉ2，ＴａＮ，ＴｉＮ等
の粉末やペーストから形成されるパターンを用いること
ができる。また、前記冷媒通路としては、ブロック部材
の内部を貫通する貫通孔を設けても良く、あるいはブロ
ック部材の内部又は外部に例えばアルミ製のパイプ等を
設けても良い。
えばＷ，Ｗ−Ｒｅ合金等の高融点金属のコイルや、ヒー
ター製造時に、Ｗ，ＷＣ，ＷＳｉ2，ＴａＮ，ＴｉＮ等
の粉末やペーストから形成されるパターンを用いること
ができる。また、前記冷媒通路としては、ブロック部材
の内部を貫通する貫通孔を設けても良く、あるいはブロ
ック部材の内部又は外部に例えばアルミ製のパイプ等を
設けても良い。
【００１２】更に、前記冷却フィンとしては、ブロック
部材と一体化したセラミック製のフィンを設けても良
く、あるいはブロック部材とは別体に成形された例えば
アルミ製等のフィンをブロック部材に接合しても良い。
また、前記センサー挿入孔に挿入される前記温度センサ
ーとしては、例えばサーミスターや熱電対等が挙げられ
る。
部材と一体化したセラミック製のフィンを設けても良
く、あるいはブロック部材とは別体に成形された例えば
アルミ製等のフィンをブロック部材に接合しても良い。
また、前記センサー挿入孔に挿入される前記温度センサ
ーとしては、例えばサーミスターや熱電対等が挙げられ
る。
【００１３】更に、前記ブロック部材の側面及び底面等
の周囲を、各種断熱材等で囲んでもよい。例えば、窒化
アルミニウム等のブロック部材の周囲を、比較的断熱性
の高い窒化珪素等の他のセラミックで囲んでもよい。こ
の場合、ブロック部材と断熱材を別個に焼成して組み合
わせても良く、あるいは、同時に焼成して一体化しても
良い。
の周囲を、各種断熱材等で囲んでもよい。例えば、窒化
アルミニウム等のブロック部材の周囲を、比較的断熱性
の高い窒化珪素等の他のセラミックで囲んでもよい。こ
の場合、ブロック部材と断熱材を別個に焼成して組み合
わせても良く、あるいは、同時に焼成して一体化しても
良い。
【００１４】
【作用】前記構成を有する請求項１の発明のヒーターブ
ロックは、ブロック部材がセラミックにて構成されてい
るとともに、ブロック部材の内部には、導電材料からな
る発熱体が埋設されている。よって、この発熱体に通電
すれば、発熱体が発熱し、ブロック部材を内部より均一
に加熱することができる。更に、発熱体の埋設位置を自
由に設定することができるので、例えば発熱体を、被加
熱体が挿入される挿入部の付近を取り巻くように均等に
埋設・配置（場合によっては多層に）すれば、被加熱体
が均一な温度に加熱される。
ロックは、ブロック部材がセラミックにて構成されてい
るとともに、ブロック部材の内部には、導電材料からな
る発熱体が埋設されている。よって、この発熱体に通電
すれば、発熱体が発熱し、ブロック部材を内部より均一
に加熱することができる。更に、発熱体の埋設位置を自
由に設定することができるので、例えば発熱体を、被加
熱体が挿入される挿入部の付近を取り巻くように均等に
埋設・配置（場合によっては多層に）すれば、被加熱体
が均一な温度に加熱される。
【００１５】また、請求項２の発明のヒーターブロック
は、ブロック部材が熱伝導率の大きい窒化アルミニウム
セラミックにて構成されており、ブロック部材の迅速な
加熱・冷却が可能となる。更に、請求項３の発明のヒー
ターブロックにおいては、ブロック部材に設けられた冷
媒通路に冷媒を通過させることによって、ブロック部材
が迅速に冷却される。
は、ブロック部材が熱伝導率の大きい窒化アルミニウム
セラミックにて構成されており、ブロック部材の迅速な
加熱・冷却が可能となる。更に、請求項３の発明のヒー
ターブロックにおいては、ブロック部材に設けられた冷
媒通路に冷媒を通過させることによって、ブロック部材
が迅速に冷却される。
【００１６】また更に、請求項４の発明のヒーターブロ
ックにおいては、ブロック部材に設けられた冷却用のフ
ィンの放熱作用によって、ブロック部材を迅速に冷却す
ることができる。また、請求項５の発明のヒーターブロ
ックにおいては、ブロック部材にもうけられたセンサー
挿入孔に温度センサーを挿入し、この温度センサーの信
号に基づいてブロック部材の温度を精度よく制御するこ
とができる。
ックにおいては、ブロック部材に設けられた冷却用のフ
ィンの放熱作用によって、ブロック部材を迅速に冷却す
ることができる。また、請求項５の発明のヒーターブロ
ックにおいては、ブロック部材にもうけられたセンサー
挿入孔に温度センサーを挿入し、この温度センサーの信
号に基づいてブロック部材の温度を精度よく制御するこ
とができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１に示すように、第１実施例のヒーターブロッ
ク１は、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）セラミックよりな
るブロック部材３の内部に、導電性の発熱体であるヒー
ター層５が埋設されたものである。
する。図１に示すように、第１実施例のヒーターブロッ
ク１は、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）セラミックよりな
るブロック部材３の内部に、導電性の発熱体であるヒー
ター層５が埋設されたものである。
【００１８】ここで、ブロック本体３は、例えば縦４０
ｍｍ，横４０ｍｍ，高さ２５ｍｍの直方体であり、その
上部には、例えば遺伝子操作試料等の液体試料Ｓを入れ
たマイクロチューブＴが挿入される挿入孔７が設けられ
ている。この挿入孔７は、マイクロチューブＴの形状に
合わせて、底部７ａに向けてテーパー状に細くなってお
り、マイクロチューブＴを挿入した場合に隙間が生じな
いようになっている。
ｍｍ，横４０ｍｍ，高さ２５ｍｍの直方体であり、その
上部には、例えば遺伝子操作試料等の液体試料Ｓを入れ
たマイクロチューブＴが挿入される挿入孔７が設けられ
ている。この挿入孔７は、マイクロチューブＴの形状に
合わせて、底部７ａに向けてテーパー状に細くなってお
り、マイクロチューブＴを挿入した場合に隙間が生じな
いようになっている。
【００１９】ヒーター層５は、ＴｉＮとＡｌＮを主成分
とする導電性の薄層のパターンからなり、通電によって
発熱する発熱抵抗体である。このヒーター層５は、挿入
孔７の底部７ａ（即ち、マイクロチューブＴの試料Ｓが
位置する部分）の付近を環状に取り巻く４個の環状部５
ｃがロの字状に形成された形状をしており、ヒーター層
５の両端部５ａ，５ｂが通電用の端子９ａ，９ｂと電気
的に接続されている。
とする導電性の薄層のパターンからなり、通電によって
発熱する発熱抵抗体である。このヒーター層５は、挿入
孔７の底部７ａ（即ち、マイクロチューブＴの試料Ｓが
位置する部分）の付近を環状に取り巻く４個の環状部５
ｃがロの字状に形成された形状をしており、ヒーター層
５の両端部５ａ，５ｂが通電用の端子９ａ，９ｂと電気
的に接続されている。
【００２０】次に、上記構成のヒーターブロック１の製
造方法について、図２及び図３に基づいて説明する。 まず、前記ブロック部材３を構成するＡｌＮセラミ
ック原料粉末を以下のように調製する。即ち、ＡｌＮ粉
末（平均粒径１．０μｍ）１００ｗｔ％に対して、平均
粒径１．０μｍのＹ2Ｏ3粉末２ｗｔ％を加え、更にバイ
ンダーとしてワックス３ｗｔ％を加え、エチルアルコー
ル中で４時間混合する。そして、この泥しょうを噴霧乾
燥により造粒し、平均粒径６０μｍの流動性のよい造粒
粉末を調製する。
造方法について、図２及び図３に基づいて説明する。 まず、前記ブロック部材３を構成するＡｌＮセラミ
ック原料粉末を以下のように調製する。即ち、ＡｌＮ粉
末（平均粒径１．０μｍ）１００ｗｔ％に対して、平均
粒径１．０μｍのＹ2Ｏ3粉末２ｗｔ％を加え、更にバイ
ンダーとしてワックス３ｗｔ％を加え、エチルアルコー
ル中で４時間混合する。そして、この泥しょうを噴霧乾
燥により造粒し、平均粒径６０μｍの流動性のよい造粒
粉末を調製する。
【００２１】 この粉末を金型プレスにより成形し、
図２（ａ）に示す２つの直方体のプレス体２１，２３を
製作する。プレス体２１には、前述したマイクロチュー
ブＴと同じ形状の挿入孔２１ａが複数形成されている。
一方、プレス体２３には、孔等は設けられていない。
図２（ａ）に示す２つの直方体のプレス体２１，２３を
製作する。プレス体２１には、前述したマイクロチュー
ブＴと同じ形状の挿入孔２１ａが複数形成されている。
一方、プレス体２３には、孔等は設けられていない。
【００２２】 次に、ＴｉＮ粉末（純度９９．５％，
平均粒径１．３μｍ）６０ｗｔ％と、ＡｌＮ粉末４０ｗ
ｔ％とをアセトンを溶媒として混合し、更にバインダー
としてブチルカルビドールを加え、８００ポイズに粘調
したペーストを調製する。そして、図２（ｂ）に示すよ
うに、このペーストを用い、プレス体２３ａの上面２３
ａの斜線で示す部分にスクリーン印刷を施す。
平均粒径１．３μｍ）６０ｗｔ％と、ＡｌＮ粉末４０ｗ
ｔ％とをアセトンを溶媒として混合し、更にバインダー
としてブチルカルビドールを加え、８００ポイズに粘調
したペーストを調製する。そして、図２（ｂ）に示すよ
うに、このペーストを用い、プレス体２３ａの上面２３
ａの斜線で示す部分にスクリーン印刷を施す。
【００２３】 ＷＣ粉末（平均粒径１．０μｍ）８０
ｗｔ％と、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）（平均粒径１．０μ
ｍ）２０ｗｔ％とをアセトン溶媒中で混合し、更にバイ
ンダーとしてブチルカルビドールを加え、８００ポイズ
に粘調したペーストを調製する。そして、図２（ｃ）に
示すように、このペーストを用い、プレス体２３の上面
２３ａの斜線で示す部分にスクリーン印刷を施す。
ｗｔ％と、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）（平均粒径１．０μ
ｍ）２０ｗｔ％とをアセトン溶媒中で混合し、更にバイ
ンダーとしてブチルカルビドールを加え、８００ポイズ
に粘調したペーストを調製する。そして、図２（ｃ）に
示すように、このペーストを用い、プレス体２３の上面
２３ａの斜線で示す部分にスクリーン印刷を施す。
【００２４】 プレス体２１，２３を図３に示すよう
に重ね合わせ、上記工程の圧力より更に高い圧力にて
プレスして一体化する。 一体化した成形体を、窒素ガス中にて６００℃で１
時間加熱して樹脂抜きした後、表面に離型材としてＢＮ
を塗布し、ホットプレス用カーボン型にセットする。
尚、挿入孔２１ａには、マイクロチューブＴと同じ形状
のカーボン棒をセットする。
に重ね合わせ、上記工程の圧力より更に高い圧力にて
プレスして一体化する。 一体化した成形体を、窒素ガス中にて６００℃で１
時間加熱して樹脂抜きした後、表面に離型材としてＢＮ
を塗布し、ホットプレス用カーボン型にセットする。
尚、挿入孔２１ａには、マイクロチューブＴと同じ形状
のカーボン棒をセットする。
【００２５】 温度１８００℃、圧力２５０ｋｇ／ｃ
ｍ2の条件にて１時間ホットプレスを行い、焼結体を得
る。 得られた焼結体の側面２５ａ，２５ｂを平面研磨機
にて研磨し、ヒーター層５の両端部５ａ，５ｂを電極取
り出し部として露出させ、この部分に無電解Ｎｉメッキ
を施す。そして、銀ろう材（ＢＡｇ−８）を用いて端子
９ａ，９ｂをろう付けして、ヒーターブロック１を得
る。
ｍ2の条件にて１時間ホットプレスを行い、焼結体を得
る。 得られた焼結体の側面２５ａ，２５ｂを平面研磨機
にて研磨し、ヒーター層５の両端部５ａ，５ｂを電極取
り出し部として露出させ、この部分に無電解Ｎｉメッキ
を施す。そして、銀ろう材（ＢＡｇ−８）を用いて端子
９ａ，９ｂをろう付けして、ヒーターブロック１を得
る。
【００２６】次に、上記第１実施例のヒーターブロック
１の加熱及び冷却特性を確認するために行った実験例に
ついて説明する。まず、図４（ａ）及び（ｂ）に示す様
に、アルミ製の冷却フィン４１の上に、第１実施例のヒ
ーターブロック１を載置し、このヒーターブロック１の
側面をロの字形の断熱材４３にて覆い、断熱材４３を冷
却フィン４１にねじ締結することによって、ヒーターブ
ロック１を固定した。尚、ヒーターブロック１と冷却フ
ィン４１の間には、シリコングリースを塗布した。そし
て、冷却フィン４１の下方には、所定の間隔を空けて、
冷却用の空冷ファン４５を設置した。また、図４（ｂ）
に示す様に、４つの挿入孔７には、底部７ａの温度を測
定する熱電対ＴＣを挿入した。
１の加熱及び冷却特性を確認するために行った実験例に
ついて説明する。まず、図４（ａ）及び（ｂ）に示す様
に、アルミ製の冷却フィン４１の上に、第１実施例のヒ
ーターブロック１を載置し、このヒーターブロック１の
側面をロの字形の断熱材４３にて覆い、断熱材４３を冷
却フィン４１にねじ締結することによって、ヒーターブ
ロック１を固定した。尚、ヒーターブロック１と冷却フ
ィン４１の間には、シリコングリースを塗布した。そし
て、冷却フィン４１の下方には、所定の間隔を空けて、
冷却用の空冷ファン４５を設置した。また、図４（ｂ）
に示す様に、４つの挿入孔７には、底部７ａの温度を測
定する熱電対ＴＣを挿入した。
【００２７】次に、この様にセットしたヒーターブロッ
ク１のヒーター層５に通電して、ヒーターブロック１を
３０℃から１００℃（この場合の温度は、挿入孔７の底
部７ａの温度）に急速加熱した場合の昇温時間を求め
た。図５は、加熱時間と温度の関係を示すグラフであ
る。このグラフより明らかな様に、第１実施例のヒータ
ーブロック１は、約４分間という短時間で１００℃に到
達した。そして、この加熱の際の、４つの挿入孔７の底
部７ａの各々の温度の差は、±０．１℃以内であり、ブ
ロック部材３の内部の温度むらは非常に小さかった。つ
まり、本実施例のヒーターブロック１は、ブロック部材
３の内部に温度むらを生じることなく、迅速に加熱昇温
できることが分かった。
ク１のヒーター層５に通電して、ヒーターブロック１を
３０℃から１００℃（この場合の温度は、挿入孔７の底
部７ａの温度）に急速加熱した場合の昇温時間を求め
た。図５は、加熱時間と温度の関係を示すグラフであ
る。このグラフより明らかな様に、第１実施例のヒータ
ーブロック１は、約４分間という短時間で１００℃に到
達した。そして、この加熱の際の、４つの挿入孔７の底
部７ａの各々の温度の差は、±０．１℃以内であり、ブ
ロック部材３の内部の温度むらは非常に小さかった。つ
まり、本実施例のヒーターブロック１は、ブロック部材
３の内部に温度むらを生じることなく、迅速に加熱昇温
できることが分かった。
【００２８】次に、このヒーターブロック１の冷却特性
を調べた。即ち、前述の様にして１００℃に加熱された
ヒーターブロック１のヒーター層５への通電を止めると
ともに、空冷ファン４５を回し、冷却フィン４１に送風
してヒーターブロック１を冷却した場合の冷却時間を求
めた。その結果を図５のグラフに示す。
を調べた。即ち、前述の様にして１００℃に加熱された
ヒーターブロック１のヒーター層５への通電を止めると
ともに、空冷ファン４５を回し、冷却フィン４１に送風
してヒーターブロック１を冷却した場合の冷却時間を求
めた。その結果を図５のグラフに示す。
【００２９】図５のグラフから明らかなように、第１実
施例のヒーターブロックは、約１０分で３０℃まで冷却
され、迅速に冷却できることが分かった。一方、比較例
として、従来より用いられているアルミニウムブロック
を用意し、上述のヒーターブロック１の場合と同様に加
熱・冷却特性を調べた。この比較例のアルミニウムブロ
ックは、縦１０８ｍｍ×横１０８ｍｍ×高さ８０ｍｍの
直方体であり、第１実施例と同形状の挿入孔が３６個設
けられているとともに、底面に設けられたヒータープレ
ートによって加熱を行うものである。尚、比較例のアル
ミブロックの冷却速度の測定は、空冷ファンを用いず放
冷によって行った図５のグラフに、比較例のアルミニウ
ムブロックの加熱及び冷却時間と温度の関係を示す。こ
のグラフより明らかな様に、比較例のアルミニウムブロ
ックでは、１００℃に達するのに約３５分もの時間を要
し、第１実施例のヒーターブロック１に比べて昇温速度
が非常に遅いことが分かった。尚、比較例のアルミニウ
ムブロックでは、これ以上昇温速度を速くすると、挿入
孔の底部の温度むらが±０．１℃を越えてしまう。
施例のヒーターブロックは、約１０分で３０℃まで冷却
され、迅速に冷却できることが分かった。一方、比較例
として、従来より用いられているアルミニウムブロック
を用意し、上述のヒーターブロック１の場合と同様に加
熱・冷却特性を調べた。この比較例のアルミニウムブロ
ックは、縦１０８ｍｍ×横１０８ｍｍ×高さ８０ｍｍの
直方体であり、第１実施例と同形状の挿入孔が３６個設
けられているとともに、底面に設けられたヒータープレ
ートによって加熱を行うものである。尚、比較例のアル
ミブロックの冷却速度の測定は、空冷ファンを用いず放
冷によって行った図５のグラフに、比較例のアルミニウ
ムブロックの加熱及び冷却時間と温度の関係を示す。こ
のグラフより明らかな様に、比較例のアルミニウムブロ
ックでは、１００℃に達するのに約３５分もの時間を要
し、第１実施例のヒーターブロック１に比べて昇温速度
が非常に遅いことが分かった。尚、比較例のアルミニウ
ムブロックでは、これ以上昇温速度を速くすると、挿入
孔の底部の温度むらが±０．１℃を越えてしまう。
【００３０】また、比較例のアルミブロックは、冷却に
関しても、１０分間で９０℃までしか温度が下がらず、
冷却速度が非常に遅いことが分かった。以上の様に、第
１実施例のヒーターブロックは、ブロック部材３の内部
に温度むらを生じることなく、急速加熱することができ
るという利点がある。
関しても、１０分間で９０℃までしか温度が下がらず、
冷却速度が非常に遅いことが分かった。以上の様に、第
１実施例のヒーターブロックは、ブロック部材３の内部
に温度むらを生じることなく、急速加熱することができ
るという利点がある。
【００３１】また、ブロック部材３の外部にヒータープ
レート等の発熱体を設ける必要がないので、構成がコン
パクトになり、しかも、底面に冷却フィン４３を設ける
ことができ、急速冷却が容易に行えるという利点があ
る。次に、実施例２について説明する。
レート等の発熱体を設ける必要がないので、構成がコン
パクトになり、しかも、底面に冷却フィン４３を設ける
ことができ、急速冷却が容易に行えるという利点があ
る。次に、実施例２について説明する。
【００３２】図６に示す第２実施例のヒーターブロック
６１は、第１実施例と同様にＡｌＮセラミック製のブロ
ック部材６３に挿入孔６７が設けられたものであるが、
挿入孔６７の数（第２実施例では９個）や、ヒータ層６
５の材質及び形状等が第１実施例と異なっている。
６１は、第１実施例と同様にＡｌＮセラミック製のブロ
ック部材６３に挿入孔６７が設けられたものであるが、
挿入孔６７の数（第２実施例では９個）や、ヒータ層６
５の材質及び形状等が第１実施例と異なっている。
【００３３】第２実施例のヒーター層６５は、ＴａＮ粉
末とＡｌＮ粉末を主成分とするペーストを製造時に焼成
して得られる細い線状の薄層パターンであり、挿入孔６
７の底部６７ａの間を縫うように蛇行するように形成さ
れているとともに、本体部材６３の角部６３ａ，６３ｂ
に位置する両端部６５ａ，６５ｂは、通電用の端子６９
ａ，６９ｂと電気的に接続されている。
末とＡｌＮ粉末を主成分とするペーストを製造時に焼成
して得られる細い線状の薄層パターンであり、挿入孔６
７の底部６７ａの間を縫うように蛇行するように形成さ
れているとともに、本体部材６３の角部６３ａ，６３ｂ
に位置する両端部６５ａ，６５ｂは、通電用の端子６９
ａ，６９ｂと電気的に接続されている。
【００３４】この第２実施例のヒーターブロック６１の
製造方法は、第１実施例とほぼ同じであるが、次の部分
が異なっている。即ち、ヒータ層をスクリーン印刷する
工程（第１実施例のに相当する工程）においては、Ｔ
ａＮ粉末（純度９９．５％，平均粒径１．０μｍ）８０
ｗｔ％と、ＡｌＮ粉末２０ｗｔ％とをアセトンを溶媒と
して混合し、更にバインダーとしてブチルカルビドール
で８００ポイズに粘調したペーストを用い、プレス成形
体の上面に図６（ｂ）に示すようにスクリーン印刷した
後、２つのプレス体をプレスにより一体化している。
製造方法は、第１実施例とほぼ同じであるが、次の部分
が異なっている。即ち、ヒータ層をスクリーン印刷する
工程（第１実施例のに相当する工程）においては、Ｔ
ａＮ粉末（純度９９．５％，平均粒径１．０μｍ）８０
ｗｔ％と、ＡｌＮ粉末２０ｗｔ％とをアセトンを溶媒と
して混合し、更にバインダーとしてブチルカルビドール
で８００ポイズに粘調したペーストを用い、プレス成形
体の上面に図６（ｂ）に示すようにスクリーン印刷した
後、２つのプレス体をプレスにより一体化している。
【００３５】そして、この第２実施例のヒーターブロッ
ク６１においても、第１実施例と同様な効果が得られ
る。以上実施例について説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、種々の態様で実施し得
る。
ク６１においても、第１実施例と同様な効果が得られ
る。以上実施例について説明したが、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、種々の態様で実施し得
る。
【００３６】例えば、ブロック部材を形成するセラミッ
クとしては、窒化アルミニウムの他に、窒化珪素やサイ
アロンよりなるセラミック等の他のセラミックを用いる
こともできる。また、導電材料からなる発熱体として
は、例えばＷ，Ｗ−Ｒｅ合金等の高融点金属のコイルを
用いてもよい。
クとしては、窒化アルミニウムの他に、窒化珪素やサイ
アロンよりなるセラミック等の他のセラミックを用いる
こともできる。また、導電材料からなる発熱体として
は、例えばＷ，Ｗ−Ｒｅ合金等の高融点金属のコイルを
用いてもよい。
【００３７】更に、ブロック部材には、冷却用の冷媒が
通過する貫通孔を穿設しても良く、あるいはブロック部
材の内部又は外部に例えばアルミ製のパイプ等を設けて
も良い。その上、冷却効率を高める冷却フィンとして、
ブロック部材と一体焼成されたセラミック製のフィンを
設けても良い。
通過する貫通孔を穿設しても良く、あるいはブロック部
材の内部又は外部に例えばアルミ製のパイプ等を設けて
も良い。その上、冷却効率を高める冷却フィンとして、
ブロック部材と一体焼成されたセラミック製のフィンを
設けても良い。
【００３８】また、ブロック部材には、例えばサーミス
ターや熱電対等の温度センサーを挿入するセンサー挿入
孔を設けてもよい。更に、本発明のヒーターブロック
は、マイクロチューブに限らず、大型の試験管や、シャ
ーレ等の加熱にも使用することが可能であり、被加熱体
の種類には特に限定はない。
ターや熱電対等の温度センサーを挿入するセンサー挿入
孔を設けてもよい。更に、本発明のヒーターブロック
は、マイクロチューブに限らず、大型の試験管や、シャ
ーレ等の加熱にも使用することが可能であり、被加熱体
の種類には特に限定はない。
【００３９】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明のヒータ
ーブロックによれば、ブロック部材を急速に昇温した場
合にも、内部に温度むらが生じることがなく、複数の試
料を同一温度に加熱することができるという効果を奏す
る また、請求項２の発明のヒーターブロックによれば、ブ
ロック部材が熱伝導率の大きい窒化アルミニウムセラミ
ックにて構成されており、迅速な加熱・冷却が可能とな
るという効果を奏する。
ーブロックによれば、ブロック部材を急速に昇温した場
合にも、内部に温度むらが生じることがなく、複数の試
料を同一温度に加熱することができるという効果を奏す
る また、請求項２の発明のヒーターブロックによれば、ブ
ロック部材が熱伝導率の大きい窒化アルミニウムセラミ
ックにて構成されており、迅速な加熱・冷却が可能とな
るという効果を奏する。
【００４０】更に、請求項３の発明のヒーターブロック
によれば、ブロック部材に設けられた冷媒通路に冷媒を
通過させることによって、ブロック部材を迅速に冷却す
ることができるという効果を奏する。また更に、請求項
４の発明のヒーターブロックによれば、ブロック部材に
設けられた冷却用のフィンによって、ブロック部材を迅
速に冷却することができるという効果を奏する。
によれば、ブロック部材に設けられた冷媒通路に冷媒を
通過させることによって、ブロック部材を迅速に冷却す
ることができるという効果を奏する。また更に、請求項
４の発明のヒーターブロックによれば、ブロック部材に
設けられた冷却用のフィンによって、ブロック部材を迅
速に冷却することができるという効果を奏する。
【００４１】また、請求項５の発明のヒーターブロック
によれば、ブロック部材に設けられたセンサー挿入孔に
温度センサーを挿入することによって、この温度センサ
ーの信号に基づいてブロック部材の温度を精度よく制御
することができるという効果を奏する。
によれば、ブロック部材に設けられたセンサー挿入孔に
温度センサーを挿入することによって、この温度センサ
ーの信号に基づいてブロック部材の温度を精度よく制御
することができるという効果を奏する。
【図１】本発明の第１実施例のヒーターブロックの斜視
図、Ａ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。
図、Ａ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。
【図２】第１実施例のヒーターブロックの製造方法を示
す説明図である。
す説明図である。
【図３】第１実施例のヒーターブロックの製造方法を示
す説明図である。
す説明図である。
【図４】第１実施例のヒーターブロックの加熱及び冷却
特性を測定する実験を示す平面図及び正面図である。
特性を測定する実験を示す平面図及び正面図である。
【図５】第１実施例のヒーターブロック及び比較例のア
ルミニウムブロックの加熱及び冷却特性を示すグラフで
ある。
ルミニウムブロックの加熱及び冷却特性を示すグラフで
ある。
【図６】第２実施例のヒーターブロックの斜視図及び平
面図である。
面図である。
【図７】従来技術を示す説明図である。
１，６１…ヒーターブロック ３，６３…ブロック部材 ５，６５…ヒーター層 ７，６７…挿入部 Ｔ…マイクロチューブ
Claims (5)
- 【請求項１】 被加熱体が挿入される挿入部が設けられ
たブロック部材と、該ブロック部材を加熱する加熱手段
とを備えるヒーターブロックであって、 前記ブロック部材がセラミックにて構成されるととも
に、 前記ブロック部材の内部には、前記加熱手段として導電
材料からなる発熱体が埋設されたことを特徴とするヒー
ターブロック。 - 【請求項２】 前記ブロック部材が窒化アルミニウムセ
ラミックにて構成されることを特徴とする前記請求項１
記載のヒーターブロック。 - 【請求項３】 前記ブロック部材には冷媒が通過する冷
媒通路を設けたことを特徴とする前記請求項１記載のヒ
ーターブロック。 - 【請求項４】 前記ブロック部材には冷却用のフィンを
設けたことを特徴とする前記請求項１記載のヒーターブ
ロック。 - 【請求項５】 前記ブロック部材には温度センサーを挿
入するセンサー挿入孔を設けたことを特徴とする前記請
求項１記載のヒーターブロック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP527893A JPH06210189A (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | ヒーターブロック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP527893A JPH06210189A (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | ヒーターブロック |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06210189A true JPH06210189A (ja) | 1994-08-02 |
Family
ID=11606777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP527893A Pending JPH06210189A (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | ヒーターブロック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06210189A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0840535A1 (en) * | 1996-10-29 | 1998-05-06 | Ngk Insulators, Ltd. | Ceramic heater |
| WO2004071665A1 (en) * | 2003-02-06 | 2004-08-26 | Applera Corporation | Sample tray heater module |
| KR101033546B1 (ko) * | 2008-03-04 | 2011-05-11 | 주식회사 메카로닉스 | 히팅 블럭 |
| JP2014076159A (ja) * | 2012-10-10 | 2014-05-01 | Kiyoshi Kano | 耳穴温度調節具 |
| CN106211370A (zh) * | 2016-09-23 | 2016-12-07 | 贵州遵义鑫阳电子科技有限公司 | 电加热功率调节开关 |
| WO2018147029A1 (ja) * | 2017-02-07 | 2018-08-16 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | 自動分析装置 |
-
1993
- 1993-01-14 JP JP527893A patent/JPH06210189A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0840535A1 (en) * | 1996-10-29 | 1998-05-06 | Ngk Insulators, Ltd. | Ceramic heater |
| US5866883A (en) * | 1996-10-29 | 1999-02-02 | Ngk Insulators, Ltd. | Ceramic heater |
| US6906292B2 (en) | 1998-10-29 | 2005-06-14 | Applera Corporation | Sample tray heater module |
| US7019267B2 (en) | 1998-10-29 | 2006-03-28 | Applera Corporation | Sample tray heater module |
| US7452510B2 (en) | 1998-10-29 | 2008-11-18 | Applied Biosystems Inc. | Manually-operable multi-well microfiltration apparatus and method |
| WO2004071665A1 (en) * | 2003-02-06 | 2004-08-26 | Applera Corporation | Sample tray heater module |
| KR101033546B1 (ko) * | 2008-03-04 | 2011-05-11 | 주식회사 메카로닉스 | 히팅 블럭 |
| JP2014076159A (ja) * | 2012-10-10 | 2014-05-01 | Kiyoshi Kano | 耳穴温度調節具 |
| CN106211370A (zh) * | 2016-09-23 | 2016-12-07 | 贵州遵义鑫阳电子科技有限公司 | 电加热功率调节开关 |
| CN106211370B (zh) * | 2016-09-23 | 2023-02-03 | 贵州遵义鑫阳电子科技有限公司 | 电加热功率调节开关 |
| WO2018147029A1 (ja) * | 2017-02-07 | 2018-08-16 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | 自動分析装置 |
| US11300488B2 (en) | 2017-02-07 | 2022-04-12 | Hitachi High-Tech Corporation | Automatic analysis device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101470046B1 (ko) | 세라믹스 히터 및 그 제조 방법 | |
| EP0603411B1 (en) | Ceramic heating/cooling device | |
| KR101246753B1 (ko) | 웨이퍼 지지부재 | |
| JPH06210189A (ja) | ヒーターブロック | |
| DE60316746T2 (de) | Keramischer Suszeptor | |
| JP2002184558A (ja) | ヒータ | |
| US5866883A (en) | Ceramic heater | |
| US7394043B2 (en) | Ceramic susceptor | |
| KR20040070291A (ko) | 반도체 제조 장치용 세라믹 히터 | |
| JP2002184557A (ja) | 半導体製造・検査装置用ヒータ | |
| JP4467345B2 (ja) | ウェハ支持部材 | |
| AU665657B2 (en) | Ceramic device for heating or cooling | |
| JP2002083858A (ja) | ウエハ加熱装置 | |
| JPH1154245A (ja) | セラミックスヒーター | |
| JP2005123132A (ja) | セラミックスヒータ | |
| JPH0699085A (ja) | セラミック加熱冷却器 | |
| TW201208496A (en) | Heater with independent center zone control | |
| JP3563726B2 (ja) | ウエハ支持部材 | |
| JP3002990B1 (ja) | 均熱ヒ―タ | |
| JPH0327259B2 (ja) | ||
| JP4671592B2 (ja) | セラミックスヒータ | |
| JPH07185365A (ja) | 焼結体製加熱冷却器 | |
| JPH10326671A (ja) | セラミックヒータ | |
| JPH0519810Y2 (ja) | ||
| JP2004312026A (ja) | ウェハ支持部材 |