JPH0686941A - セラミック加熱冷却器 - Google Patents
セラミック加熱冷却器Info
- Publication number
- JPH0686941A JPH0686941A JP5064578A JP6457893A JPH0686941A JP H0686941 A JPH0686941 A JP H0686941A JP 5064578 A JP5064578 A JP 5064578A JP 6457893 A JP6457893 A JP 6457893A JP H0686941 A JPH0686941 A JP H0686941A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- block
- ceramic
- heating
- cooling
- cooling device
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- Pending
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- Devices For Use In Laboratory Experiments (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 温度変更に対しても迅速に対応し、かつ外乱
に対するレスポンスも速く温度分布も良好な精密なプロ
グラマブル温度コントロールと迅速な昇温および降温が
可能なセラミック加熱冷却器を提供する。 【構成】 ブロック体１の任意の面に被加熱冷却物支持
用の孔３，４、または溝を設けるとともに、熱伝導率が
１０Ｗ／ｍ°Ｋ以上の純金属あるいは合金を使用し、こ
のブロック体１の内部ブロック体と電気的に隔離するた
めに絶縁体部分で覆われている金属抵抗体または導電性
セラミックで構成される発熱抵抗体を埋設すると共に、
降温に関しては冷却構造を具備し、被加熱冷却物と接す
る面積を広くとっているため効率的にセラミック加熱冷
却器から被加熱冷却物に熱伝導が行われる。セラミック
加熱冷却器より成る。
に対するレスポンスも速く温度分布も良好な精密なプロ
グラマブル温度コントロールと迅速な昇温および降温が
可能なセラミック加熱冷却器を提供する。 【構成】 ブロック体１の任意の面に被加熱冷却物支持
用の孔３，４、または溝を設けるとともに、熱伝導率が
１０Ｗ／ｍ°Ｋ以上の純金属あるいは合金を使用し、こ
のブロック体１の内部ブロック体と電気的に隔離するた
めに絶縁体部分で覆われている金属抵抗体または導電性
セラミックで構成される発熱抵抗体を埋設すると共に、
降温に関しては冷却構造を具備し、被加熱冷却物と接す
る面積を広くとっているため効率的にセラミック加熱冷
却器から被加熱冷却物に熱伝導が行われる。セラミック
加熱冷却器より成る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、医学、化学、生物工学
の分野向けの精密温度制御が可能であり、かつ、温度分
布精度の良好なセラミック加熱冷却器の構造に関する。
の分野向けの精密温度制御が可能であり、かつ、温度分
布精度の良好なセラミック加熱冷却器の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の理科学向け恒温槽においては被加
熱物支持体とヒーターが別になっていたために、温度分
布精度と迅速な昇温と降温が不可能であった。一定の温
度へ到達するまでに長時間がかかり、かつ設定温度を変
更する場合、応答速度が遅く。また、外乱に対するレス
ポンスが悪く使い勝手が非常に悪かった。
熱物支持体とヒーターが別になっていたために、温度分
布精度と迅速な昇温と降温が不可能であった。一定の温
度へ到達するまでに長時間がかかり、かつ設定温度を変
更する場合、応答速度が遅く。また、外乱に対するレス
ポンスが悪く使い勝手が非常に悪かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の欠点を解決して、所定の温度まですばやく昇温あ
るいは降温し、かつ温度変更に対しても迅速に対応し、
かつ外乱に対するレスポンスも速く温度分布も良好な精
密なプログラマブル温度コントロールと迅速な昇温およ
び降温が可能なセラミック加熱冷却器を提供するために
成されたものである。
従来の欠点を解決して、所定の温度まですばやく昇温あ
るいは降温し、かつ温度変更に対しても迅速に対応し、
かつ外乱に対するレスポンスも速く温度分布も良好な精
密なプログラマブル温度コントロールと迅速な昇温およ
び降温が可能なセラミック加熱冷却器を提供するために
成されたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに成された本発明は、ブロック体の任意の面に被加熱
冷却物支持用の孔、または溝を設けるとともに、このブ
ロックには熱伝導の良好な材料で、熱伝導率が１０ｗ／
ｍ゜Ｋ以上の純金属あるいは合金を使用し、また、この
ブロック体の内部にブロック体と電気的に隔離するため
に絶縁体部分で覆われている発熱抵抗体を使用する。発
熱抵抗体とブロック体を電気的に隔離するための絶縁体
部分は、固有抵抗値が１０７Ωｃｍ以上さらに好ましく
は１０１０Ωｃｍの材料で構成され、発熱抵抗体は金属
抵抗体または導電性セラミックで構成される発熱抵抗体
を埋設すると共に、降温に関しては冷却構造を設置する
ことにより、降温させると言う技術的手段を採用した。
めに成された本発明は、ブロック体の任意の面に被加熱
冷却物支持用の孔、または溝を設けるとともに、このブ
ロックには熱伝導の良好な材料で、熱伝導率が１０ｗ／
ｍ゜Ｋ以上の純金属あるいは合金を使用し、また、この
ブロック体の内部にブロック体と電気的に隔離するため
に絶縁体部分で覆われている発熱抵抗体を使用する。発
熱抵抗体とブロック体を電気的に隔離するための絶縁体
部分は、固有抵抗値が１０７Ωｃｍ以上さらに好ましく
は１０１０Ωｃｍの材料で構成され、発熱抵抗体は金属
抵抗体または導電性セラミックで構成される発熱抵抗体
を埋設すると共に、降温に関しては冷却構造を設置する
ことにより、降温させると言う技術的手段を採用した。
【０００５】
【作 用】上記のように構成されたセラミック加熱冷却
器によれば被加熱冷却物は、熱伝導の良好な金属ブロッ
クに設けられた孔または溝に接しているた迅速に加熱冷
却器の温度と等しくする。また、発熱抵抗体がブロック
体に埋設してあるため、精密に温度を制御する事が可能
となる。
器によれば被加熱冷却物は、熱伝導の良好な金属ブロッ
クに設けられた孔または溝に接しているた迅速に加熱冷
却器の温度と等しくする。また、発熱抵抗体がブロック
体に埋設してあるため、精密に温度を制御する事が可能
となる。
【０００６】
【実施例１】第１図に完成図を示す。ここで１は、熱伝
導の良好なアルミニウム合金。２は、アルミナヒーター
である。３、４は、被加熱冷却物支持用の貫通孔であ
る。第２図にアルミナヒーターを示す。５、６は、電極
である。７は、アルミナを示している。第３図は、２図
のＡ−Ａ′断面を示している。８は、アルミナ。９は、
タングステン抵抗発熱体である。このブロックの製法と
しては、図２のアルミナヒーターをアルミニウム中に鋳
込み、その後切削により穴をあけることによって得られ
る。完成品は、図１に示す。電極５、６に、電圧を印加
することにより発熱する。冷却については第４図に示す
ように、本体ブロック１０に下部から１１のファンによ
り冷風を吹き付けることにより行う。上記のような製法
によって作成したセラミック加熱冷却器を用いて特性試
験を行った。第１図の３、４に試験管をセットし、それ
ぞれの位置の試験管に熱電対を取り付け、３の位置の熱
電対でＰＩＤ制御を行った。その時４の位置の熱電対の
出力をチェックした。この時のテスト温度範囲は−２０
℃〜１００℃の間で、昇温速度１０℃／秒を達成し、降
温速度４℃／秒を達成し温度分布精度±０．１℃以内で
制御ができた。
導の良好なアルミニウム合金。２は、アルミナヒーター
である。３、４は、被加熱冷却物支持用の貫通孔であ
る。第２図にアルミナヒーターを示す。５、６は、電極
である。７は、アルミナを示している。第３図は、２図
のＡ−Ａ′断面を示している。８は、アルミナ。９は、
タングステン抵抗発熱体である。このブロックの製法と
しては、図２のアルミナヒーターをアルミニウム中に鋳
込み、その後切削により穴をあけることによって得られ
る。完成品は、図１に示す。電極５、６に、電圧を印加
することにより発熱する。冷却については第４図に示す
ように、本体ブロック１０に下部から１１のファンによ
り冷風を吹き付けることにより行う。上記のような製法
によって作成したセラミック加熱冷却器を用いて特性試
験を行った。第１図の３、４に試験管をセットし、それ
ぞれの位置の試験管に熱電対を取り付け、３の位置の熱
電対でＰＩＤ制御を行った。その時４の位置の熱電対の
出力をチェックした。この時のテスト温度範囲は−２０
℃〜１００℃の間で、昇温速度１０℃／秒を達成し、降
温速度４℃／秒を達成し温度分布精度±０．１℃以内で
制御ができた。
【実施例２】実施例１の第１図のブロックの下部を冷却
効率を上げるために、フィンに加工する。完成図を第５
図に示す。第５図の１７は、冷却用のフィンである。実
施例１と同様の試験を行った。本実施例によれば、降温
速度６℃／秒で温度分布精度±０．１℃以内を達成する
ことができた。
効率を上げるために、フィンに加工する。完成図を第５
図に示す。第５図の１７は、冷却用のフィンである。実
施例１と同様の試験を行った。本実施例によれば、降温
速度６℃／秒で温度分布精度±０．１℃以内を達成する
ことができた。
【実施例３】実施例１で完成したブロックに冷却パイプ
をロー付けし、冷媒を流すことにより冷却を行った。図
６に示す。ここで１８、１９はロー付けされたパイプで
ある。実施例１と同様の試験を行った。昇温速度１０℃
／秒を達成し、降温速度６℃／秒を達成し温度分布精度
±０．１℃以内で制御ができた。
をロー付けし、冷媒を流すことにより冷却を行った。図
６に示す。ここで１８、１９はロー付けされたパイプで
ある。実施例１と同様の試験を行った。昇温速度１０℃
／秒を達成し、降温速度６℃／秒を達成し温度分布精度
±０．１℃以内で制御ができた。
【実施例４】実施例１のブロックに第７図で示すよう
に、冷却用の貫通穴２４、２５、２６を空ける。ここに
パイプにより、冷媒を流すことにより冷却を行う。実施
例１と同様の試験を行った。本実施例によれば、昇温速
度１０℃／秒を達成し、降温速度６℃／秒を達成し温度
分布精度±０．１℃以内で制御ができた。
に、冷却用の貫通穴２４、２５、２６を空ける。ここに
パイプにより、冷媒を流すことにより冷却を行う。実施
例１と同様の試験を行った。本実施例によれば、昇温速
度１０℃／秒を達成し、降温速度６℃／秒を達成し温度
分布精度±０．１℃以内で制御ができた。
【実施例５】第８図に実施例５のブロックを示す。ここ
で２７は銅合金である。２８、２９、３０、３１は被加
熱冷却物支持用の貫通穴である。３２、３３、３４は、
加熱用の窒化アルミニウムヒーターである。第９図に第
８図のＡ−Ａ′断面の模式図を示す。ここで２８、２
９、３０、３１は、貫通穴であり、３２、３３、３４
は、窒化アルミニウムヒーターである。実施例１と同様
の試験を行った。本実施例によれば、昇温速度１０℃／
秒であり、降温速度は５℃／秒を達成することができ
た。
で２７は銅合金である。２８、２９、３０、３１は被加
熱冷却物支持用の貫通穴である。３２、３３、３４は、
加熱用の窒化アルミニウムヒーターである。第９図に第
８図のＡ−Ａ′断面の模式図を示す。ここで２８、２
９、３０、３１は、貫通穴であり、３２、３３、３４
は、窒化アルミニウムヒーターである。実施例１と同様
の試験を行った。本実施例によれば、昇温速度１０℃／
秒であり、降温速度は５℃／秒を達成することができ
た。
【実施例６】第１図のブロックを実施例２と同様な方法
で側面にフィンを形成する。冷風を側部から吹き付け試
験を行った。本実施例によれば、昇温速度１０℃／秒で
あり、降温速度は５℃／秒を達成することができた。上
記の実施例においては被加熱冷却物支持用の貫通穴であ
ったが、これに限られるものではなく、閉じた穴、溝形
状でもよい。
で側面にフィンを形成する。冷風を側部から吹き付け試
験を行った。本実施例によれば、昇温速度１０℃／秒で
あり、降温速度は５℃／秒を達成することができた。上
記の実施例においては被加熱冷却物支持用の貫通穴であ
ったが、これに限られるものではなく、閉じた穴、溝形
状でもよい。
【実施例７】図１０に臨床検査向けの例を示す。ここで
３５はアルミニウム、３６はアルミナヒーター、３７、
３８は電極である。図１１は、そのＡ−Ａ′断面であ
る。製法としては、実施例１と同様アルミナヒーターを
アルミニウム合金で鋳込む。図１２にその状態のＡ−
Ａ′断面を示す。次に図１３に示すようにドリルで穴切
削加工を行う。本実施例の試験と実施例４と同様の方
法。すなわち、冷却穴に冷媒を流す方法で行った。図１
４の４１に示すようにマイクロタイタープレートの中心
部の穴に熱電対をセットして、ＰＩＤ制御温度コントロ
ールを行った。また、本実施例によれば、昇温速度５℃
／秒であり、降温速度は３℃／秒で温度分布精度±３℃
を達成することができた。
３５はアルミニウム、３６はアルミナヒーター、３７、
３８は電極である。図１１は、そのＡ−Ａ′断面であ
る。製法としては、実施例１と同様アルミナヒーターを
アルミニウム合金で鋳込む。図１２にその状態のＡ−
Ａ′断面を示す。次に図１３に示すようにドリルで穴切
削加工を行う。本実施例の試験と実施例４と同様の方
法。すなわち、冷却穴に冷媒を流す方法で行った。図１
４の４１に示すようにマイクロタイタープレートの中心
部の穴に熱電対をセットして、ＰＩＤ制御温度コントロ
ールを行った。また、本実施例によれば、昇温速度５℃
／秒であり、降温速度は３℃／秒で温度分布精度±３℃
を達成することができた。
【０００７】
【発明の効果】以上のように、本発明は、熱伝導が良好
で、かつ、加工のしやすい金属ブロック体として使い。
ブロック体と発熱抵抗体を電気的に隔離することが可能
なヒーターを使うことにより、迅速にブロック体を昇温
することができる。加工しやすい金属を使っているた
め、容易に冷却部を形成できるので、また、迅速な降温
が可能となる。次に被加熱冷却物の形状に合わせた所望
の形状の穴、溝などを形成しているために、被加熱冷却
物と接する面積が広くなるので、効率的な熱伝達がブロ
ックから加熱冷却物に行われる。よって、設定温度に対
して、迅速に昇温、降温ができ、また、温度分布も良好
となり、精密なプログラマブル温度コントロールが可能
となる。
で、かつ、加工のしやすい金属ブロック体として使い。
ブロック体と発熱抵抗体を電気的に隔離することが可能
なヒーターを使うことにより、迅速にブロック体を昇温
することができる。加工しやすい金属を使っているた
め、容易に冷却部を形成できるので、また、迅速な降温
が可能となる。次に被加熱冷却物の形状に合わせた所望
の形状の穴、溝などを形成しているために、被加熱冷却
物と接する面積が広くなるので、効率的な熱伝達がブロ
ックから加熱冷却物に行われる。よって、設定温度に対
して、迅速に昇温、降温ができ、また、温度分布も良好
となり、精密なプログラマブル温度コントロールが可能
となる。
【図１】実施例１の外観
【図２】アルミナヒーター
【図３】図２のＡ−Ａ′断面
【図４】冷却の模式図
【図５】実施例２の外観
【図６】実施例３の外観
【図７】実施例４の外観
【図８】実施例５の外観
【図９】図８のＡ−Ａ′断面模式図
【図１０】実施例７の外観
【図１１】図１０のＡ−Ａ′断面
【図１２】アルミナヒーターをアルミニウムに鋳込した
状態
状態
【図１３】穴加工
【図１４】試験状態の断面
１ アルミニウムブロック ５、６ 電極 ９ 発熱抵抗体 １１ 冷風送風器 １７ 冷却ファン １８、１９ 冷却パイプ ２４、２５、２６ 冷媒を通す貫通穴 ３５ ９６穴臨床検査用ブロック ３６ アルミナヒーター ３９ サンプル穴 ４０ 冷却貫通孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平4−213145 (32)優先日 平４(1992)７月２日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ）
Claims (7)
- 【請求項１】 面状あるいは、任意の面に被加熱冷却物
支持用の被加熱冷却物の形状に合わせた所望の形状の孔
あるいは、貫通孔または溝を設けた金属を主成分とする
ブロックと、そのブロック内にブロック体と電気的に隔
離するために絶縁体部分で覆われている発熱抵抗体を有
する事を特徴とするセラミック加熱冷却器。 - 【請求項２】 任意の面に冷却用のフィン、ハニカム構
造を形成してある事を特徴とする特許請求範囲第一項記
載のセラミック加熱冷却器。 - 【請求項３】 ブロック内に中空あるいはハニカム構造
を具備する冷却用貫通穴を有する事を特徴とする特許請
求範囲第一項記載のセラミック加熱冷却器。 - 【請求項４】 特許請求項２の冷却面と特許請求項３の
冷却用貫通穴を有する事の２つの特許を組み合わせを有
する事を特徴とする特許請求範囲第一項記載のセラミッ
ク加熱冷却器。 - 【請求項５】 ブロック内の材料は、熱伝導率が−１０
０℃〜３００℃の間で１０ｗ／ｍ゜Ｋ以上の純金属ある
いは合金から構成され、発熱抵抗体とブロック体を電気
的に隔離するための絶縁体部分は、固有抵抗値が１０７
Ωｃｍ以上材料で構成され、発熱抵抗体は金属抵抗体ま
たは導電性セラミックで構成される事を特徴とする特許
請求範囲第一項記載のセラミック加熱冷却器。 - 【請求項６】 ブロック体の材料は、金、銀、銅、アル
ミニウム、鉛、亜鉛、マグネシウムから選ばれる純金属
あるいは、合金を主成分する特許請求範囲第五項記載の
セラミック加熱冷却器。 - 【請求項７】 ブロック体内に設置される発熱体は、タ
ングステン、モリブデン、レニウムなどの高融点金属を
アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、絶縁性炭化珪
素、ジルコニアなどの絶縁体でくるんだセラミックヒー
ターまたは、窒化チタン、炭化チタン、導電性炭化珪素
などの導電性セラミックを、アルミナ、窒化珪素、窒化
アルミニウム、ジルコニア、絶縁性炭化珪素などの絶縁
体でくるんだセラミックヒーターである事を特徴とする
特許請求範囲第五項記載のセラミック加熱冷却器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5064578A JPH0686941A (ja) | 1992-07-01 | 1993-02-15 | セラミック加熱冷却器 |
Applications Claiming Priority (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21193692 | 1992-07-01 | ||
| JP4-211937 | 1992-07-01 | ||
| JP21193792 | 1992-07-01 | ||
| JP4-211936 | 1992-07-01 | ||
| JP21314492 | 1992-07-02 | ||
| JP21314592 | 1992-07-02 | ||
| JP4-213145 | 1992-07-02 | ||
| JP4-213144 | 1992-07-02 | ||
| JP24704492 | 1992-08-03 | ||
| JP5064578A JPH0686941A (ja) | 1992-07-01 | 1993-02-15 | セラミック加熱冷却器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0686941A true JPH0686941A (ja) | 1994-03-29 |
Family
ID=27550983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5064578A Pending JPH0686941A (ja) | 1992-07-01 | 1993-02-15 | セラミック加熱冷却器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0686941A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5960976A (en) * | 1996-10-18 | 1999-10-05 | Ngk Insulators, Ltd. | Sample container and method for producing the same |
| JP2005295942A (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Kyocera Corp | 遺伝子反応管およびこれを用いた遺伝子検査装置 |
| JP2012112733A (ja) * | 2010-11-22 | 2012-06-14 | Horiba Ltd | 反応槽及びその反応槽を用いた測定装置 |
-
1993
- 1993-02-15 JP JP5064578A patent/JPH0686941A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5960976A (en) * | 1996-10-18 | 1999-10-05 | Ngk Insulators, Ltd. | Sample container and method for producing the same |
| US6140613A (en) * | 1996-10-18 | 2000-10-31 | Ngk Insulators, Ltd | PCR method for amplifying a gene using metallic sample container having inner surface coated with a resin or metal oxide |
| JP2005295942A (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Kyocera Corp | 遺伝子反応管およびこれを用いた遺伝子検査装置 |
| JP2012112733A (ja) * | 2010-11-22 | 2012-06-14 | Horiba Ltd | 反応槽及びその反応槽を用いた測定装置 |
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