JPH07318522A - 温度勾配付き恒温測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実験回数、実験に要する時間ならびに手間が
削減できて、迅速にデータが入手でき、しかも、実験コ
スト低減を可能とする温度勾配付き恒温測定器を提供す
る。 【構成】 高熱伝導度の材質からなる矩形の伝熱板１の
一端に発熱機構２を設け、さらにこの伝熱板１の他端に
放熱機構３を設け、この発熱機構２が単位時間あたり予
め定めた一定熱量を発生する構成としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は温度勾配付き恒温測定
器、とりわけ相溶／非相溶実験に適する温度勾配付き恒
温測定器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば高分子材料化学の分野など
でプラスチックの接着剤や粘着剤の研究や開発を進める
際に、多種類の材料と組成に基づく多数のサンプルの物
理化学的、あるいは物性的データを実験によって求める
ことが多い。例えば同一のサンプルを複数個用意し、数
点の異なる温度条件下でその相溶／非相溶特性を判別す
ることは、屡々行なわれている。

【０００３】従来、このような相溶／非相溶実験におい
ては、恒温槽を用いて一定の温度下でサンプルの相溶／
非相溶を判別するのが一般的であった。このような恒温
槽においては、その容積に応じた複数個のサンプルを収
容することが可能なものもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来の恒温槽に代表される測定器にあっては、恒
温槽内全体の温度がすべて所定の１点の温度に維持され
る構成であるため、異なった温度下でのデータを取得す
るためには、その都度恒温槽の温度を再設定して、恒温
槽が再設定温度を安定維持するまで待機する必要があっ
た。このため、実験回数が増加するばかりか、その都
度、定常状態に達するまでのリードタイムが余計にかか
るという欠点があった。すなわち、従来の実験装置によ
れば、実験に要する時間のみならず手間が余計にかか
り、このため、迅速にデータを入手することは困難であ
った。しかも、実験コストも増大する難点があった。こ
のため、研究の効率が向上せず、研究開発の遅延をまね
くばかりか、研究開発予算が意味のない手間などに空費
されるおそれもあった。

【０００５】さらに、前記の難点を回避すべく、実験試
行数そのものを削減する目的で実験計画法に基づく直交
配列等が導入され、試みられているが、このようなトレ
ードオフ下での試行回数の削減では、やはり必要なデー
タを正確に得ることが難しく、甚だしくは実験目的の達
成が困難になるという場合もあった。

【０００６】前記のような従来技術の有する課題を考慮
し、本発明は実験回数、実験に要する時間ならびに手間
が削減できて、迅速にデータが入手でき、しかも実験コ
スト低減を可能とする温度勾配付き恒温測定器の提供を
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を実現するため
本発明に係る温度勾配付き恒温測定器は、高熱伝導度の
材質からなる伝熱板の一端に設けられた発熱機構と、前
記伝熱板の他端に設けた放熱機構と、前記伝熱板の温度
を測定するための温度センサとを設け、前記発熱機構は
単位時間あたり一定の熱量を発生させるように構成した
ことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明に係る温度勾配付き恒温測定器の発熱機
構が発した熱が、伝熱板の一端に伝達されると、熱は伝
熱板中を伝わり、他端の放熱機構に至って放熱される。
これにより、伝熱板には温度勾配が形成されて、伝熱板
上の各位置の温度は異なる状態となる。一方、発熱機構
は単位時間あたり予め定めた一定の熱量を発生するか
ら、発熱量と放熱量とが熱的にバランスされた定常状態
に達する。この結果、前記温度勾配も定常状態で一定に
維持され、よって伝熱板上の各位置の温度も安定した値
を維持する。これによって、伝熱板上の各位置に載置さ
れたサンプルも一定の安定した温度に維持されるから、
信頼性の高い複数個のデータを一挙に採取することがで
きる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１は、本発明に係る温度勾配付き恒温測
定器の第１実施例の全体斜視図である。同図で、本発明
に係る温度勾配付き恒温測定器Ｓは上蓋９を有する直方
体状のケース８を備え、ケース８内には温度センサＴが
取付けられた伝熱板１、伝熱板１の一端に設けられた発
熱機構２、伝熱板１の他端に設けられたフィン４を有す
る放熱機構３を備えている。伝熱板１には、高熱伝導度
の材質、望ましくは黄銅板が用いられる。実験用のサン
プルは、伝熱板１の面上に載置される。

【００１０】発熱機構２は、図示しないヒータ等の熱源
を備え、伝熱板１に直接あるいは間接的に熱を与える。
発熱機構２は、ケース８に設けられた雌型Ｐコネクタ５
に結線されている。雌型Ｐコネクタ５は、雄型Ｐコネク
タ１３を経てコントローラ１０に接続される。コントロ
ーラ１０は、ヒータ温度設定ボタン１１およびヒータ温
度表示器１２を備え、ヒータがヒータ温度設定ボタン１
１で設定された温度を維持するよう発熱機構２を制御す
る。これによって、発熱機構２に単位時間あたり予め定
めた一定熱量を発生させる。ヒータ温度はヒータ温度表
示器１２で表示されている。

【００１１】伝熱板１上の各位置における温度は、これ
らの位置に取付けられた熱電対に代表される温度センサ
Ｔによって測定される。各温度センサＴは、温度センサ
配線６で雌型Ｔコネクタ７に結線され、雌型Ｔコネクタ
７は雄型Ｔコネクタ１７およびフラットケーブル１８を
経て、コントローラ１０に接続される。コントローラ１
０は、センサ選択ボタン１４およびセンサ表示器１５、
温度センサＴの温度表示器１６を備え、センサ選択ボタ
ン１４で選択された温度センサＴの識別名称等がセンサ
表示器１５に表示され、その温度センサＴの温度がセン
サ温度表示器１６に表示される。

【００１２】コントローラ１０への入出力信号およびコ
ントローラ１０内の動作信号は、パソコン用端子１９を
経由してパソコンと信号授受できる。

【００１３】図２は、図１の温度勾配付き恒温測定器の
要部上面図である。同図において、矩形状の伝熱板１の
面上の発熱機構２が設けられた側から放熱機構３が設け
られた側に向って、Ｔ１１〜Ｔ１４の４個の温度センサ
が一列に配設されている。同様に、Ｔ２１〜Ｔ２４、Ｔ
３１〜Ｔ３４、Ｔ４１〜Ｔ４４の各４個１組の温度セン
サが、それぞれ一列に配設されている。

【００１４】発熱機構２は単位時間あたり予め定めた一
定の熱量を発生し、この熱が伝熱板１の図中左端から伝
熱板１中を伝わり、右端の放熱機構３に至って放熱され
る。これにより、伝熱板１上には温度勾配が形成され
る。すなわち、伝熱板１上の各位置は、発熱機構２の設
けられた側から放熱機構３の設けられた側に向かい、温
度が連続的に減少する。よって、例えばＴ１１〜Ｔ１４
の４個の温度センサの示す値は、Ｔ１１が最も高温度
で、以下順にＴ１２、Ｔ１３、Ｔ１４と低温を示すよう
になる。この温度勾配は、放熱機構３による冷却効果が
大であるほど急峻になる。なお、この実施例の放熱機構
３は、図示したようなフィン４を有しているが、その他
の放熱機構としては、上蓋９の開閉で放熱の状態を調整
するように放熱機構を構成してもよい。また、ケース８
の側部８ａに開閉可能な蓋を取り付けこの蓋の開閉によ
り空気の動きを調整し、放熱の状態を調整可能に放熱機
構を構成してもよい。

【００１５】この系にあっては、単位時間あたり一定の
熱量が伝熱板１に与えられるから、系は程なく定常状態
となる。定常状態では安定した温度勾配が形成され、伝
熱板１上の各位置の温度は安定した値を維持する。これ
によって、伝熱板１上の各位置に載置されたサンプルも
一定の安定した温度に維持されるから、信頼性の高いデ
ータを採取することができる。

【００１６】しかも、１枚の伝熱板１上の各位置は、発
熱機構２の設けられた側から放熱機構３の設けられた側
に向かい、温度が連続的に減少しているから、所望の各
温度を維持している各位置、たとえば温度センサＴ１１
〜Ｔ１４の位置にそれぞれサンプルを同時に載置するこ
とで、１回の実験で４点の異なる温度でのデータを一挙
に採取できる。さらに、図中、縦方向に並ぶ４個の各温
度センサ、例えばＴ１１〜Ｔ４１の温度が等しくなるよ
うな位置にこれら各温度センサを配設するようにする
と、これら４個の温度センサのおかれた各位置に、それ
ぞれサンプルを載置することによって、１回の実験で４
個のサンプルの、同一温度での特性データを採取するこ
とが可能になる。

【００１７】以上のように、１回の実験で計１６サンプ
ルのデータを一挙に採取できるから、実験に要する時間
と手間を大幅に短縮、簡素化できるという顕著な効果を
有する。さらに、１データ取得あたりのコストも安価に
なる。

【００１８】図３は、本発明に係る温度勾配付き恒温測
定器の第２実施例の要部上面図である。この第２実施例
では、中央の発熱機構２の両側に伝熱板１Ａ、１Ｂを設
けた構成となっている。これによって、各伝熱板毎に２
０個の温度センサ、計４０個の温度センサを配設でき、
さらに多くのデータを一挙に採取することができる。

【００１９】図４は、本発明に係る温度勾配付き恒温測
定器の第３実施例の要部斜視図である。同図で、温度勾
配付き恒温測定器Ｓは、３個の嵌着溝２４Ａを備える発
熱機構２４と、フィン２６および３個の嵌着溝２５Ａを
備える放熱機構２５と、これら嵌着溝に嵌着される３枚
の第１伝熱板２１、第２伝熱板２２、第３伝熱板２３で
構成される。このように、複数個の伝熱板を嵌着するこ
とによって、さらに多くのデータを一挙に採取すること
が可能になる。また、フィン２６に近接して冷却ファン
２７を配設し、フィン２６に送風して放熱効果を改善す
ることができる。

【００２０】また、別の放熱機構の例として、図示しな
い水冷機構を用いることも可能である。

【００２１】図５は、本発明に係る温度勾配付き恒温測
定器による実験に用いた調整溶液の構成例である。エチ
レン／酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）のトルエン溶液
と、石油樹脂（エスコレッツ）のトルエン溶液とを図５
のように混合して調整されたブレンド溶液を、厚さ１ミ
リメートル程度のスライドガラス上に一滴づつ滴下した
のち、約摂氏１２０度で２４時間真空乾燥させてサンプ
ルとしている。

【００２２】各含有率の調整溶液に基づくサンプルはそ
れぞれ８組準備され、合計４８個のサンプルが測定器の
伝熱板上に載置される。ここで、１組８個の同じ含有率
のサンプルが、伝熱板上の温度勾配が生じる方向に沿っ
て一列に並べられる。すなわち、伝熱板上で発熱機構に
近い位置から、放熱機構に向かい、一列に並べて載置さ
れる。この結果、４８個のサンプルは、図８の白丸及び
黒丸が示すような位置で伝熱板上に載置され、所定の時
間（例えば２時間）恒温に維持されたのち、各温度（摂
氏１４３度から７６度までの８点）における相溶／非相
溶状態が目視によって観察される。

【００２３】図８は、この相溶／非相溶実験の結果によ
り作成された相図である。図中、白丸は相溶状態を、ま
た、黒丸は非相溶状態をそれぞれ示す。このような図８
に示すような実験データを得るのに、本発明の温度勾配
付き恒温測定器を用いることによって、一度のデータ採
取時間と手間を要するだけで、４８個のデータが一挙に
得られる。よって、特に、その時間節約効果は極めて大
なるものがある。

【００２４】図６は、本発明に係る温度勾配付き恒温測
定器による別の実験に用いた調整溶液の構成例である。
ポリスチレン（Ｐｓｔ）のトルエン溶液と、ポリビニル
メチルエーテル（ＰＶＭＥ）のトルエン溶液とを図６の
ように混合して調整された９種類のブレンド溶液を、厚
さ１ミリメートル程度のスライドガラス上に一滴づつ滴
下したのち、摂氏約１２０度で２４時間真空乾燥させて
サンプルとしている。

【００２５】各含有率の調整溶液に基づくサンプルはそ
れぞれ９組準備され、１組づつ６個、合計５４個のサン
プルが測定器の伝熱板上に載置される。ここで、１組に
つき６個の同じ含有率のサンプルが、伝熱板上の温度勾
配が生じる方向に沿って、すなわち、伝熱板上で発熱機
構に近い位置から放熱機構に向かい、一列に並べて載置
される。この結果、５４個のサンプルは図９の白丸及び
黒丸が示すような位置で、伝熱板上に載置され、所定の
時間（約９６時間）恒温に維持されたのち、各温度（摂
氏１３０度から７６度までの６点）における各サンプル
の相溶／非相溶状態が目視によって観察される。

【００２６】図９は、この相溶／非相溶実験の結果によ
り作成された相図である。図中、白丸は相溶状態を、ま
た、黒丸は非相溶状態をそれぞれ示す。このような実験
データを得るのに本発明の温度勾配付き恒温測定器を用
いることによって、一度のデータ採取時間と手間を要す
るだけで、５４個のデータが一挙に得られる。従ってそ
の時間節約効果は大きい。

【００２７】図７は、本発明に係る温度勾配付き恒温測
定器をフィルムの相溶実験に用いた際のフィルム組成例
である。厚さ約５０ミクロンのポリアミド共重合体（Ｐ
Ａｍ）／ポリオキシエチレン（ＰＯＥ）系ブレンドフィ
ルムを、約５ミリメートル角に切り出してスライドガラ
ス上に並べたサンプルが温度勾配付き恒温測定器の伝熱
板上に並べられ、約３６時間後に目視によって相溶／非
相溶が判別された。図１０は、このフィルムサンプル実
験結果に基づく相図である。前記の実験例におけると同
様、本発明の温度勾配付き恒温測定器を使用することに
よって、合計１３個のブレンドフィルムのサンプルの相
溶／非相溶状態を一挙に入手できるという顕著な利点が
実現されたものである。

【００２８】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係る温度勾
配付き恒温測定器は、発熱機構が単位時間あたり予め定
めた一定の熱量を発生し、この熱が伝熱板の一端から伝
熱板中を伝わり、他端の放熱機構に至って放熱されるも
のであるから、定常状態で安定した温度勾配が形成さ
れ、伝熱板上の各位置の温度は安定した値を維持する。
これによって、伝熱板上の各位置に載置されたサンプル
も一定の安定した温度に維持されるから、信頼性の高い
データを採取することができる。

【００２９】しかも、１枚の伝熱板上の各位置は、発熱
機構の設けられた側から放熱機構の設けられた側に向か
い、温度が連続的に減少しているから、所望の各温度を
維持している各位置にサンプルを同時に載置すること
で、１回の実験で複数の異なる温度でのデータを一挙に
採取でき、これによって実験に要する時間と手間を大幅
に短縮、簡素化できるという顕著な効果を有する。さら
に、１データ取得あたりのコストも安価になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る温度勾配付き恒温測定器の第１実
施例の全体斜視図である。

【図２】図１の温度勾配付き恒温測定器の要部上面図で
ある。

【図３】本発明に係る温度勾配付き恒温測定器の第２実
施例の要部上面図である。

【図４】本発明に係る温度勾配付き恒温測定器の第３実
施例の要部斜視図である。

【図５】本発明に係る温度勾配付き恒温測定器による実
験に用いた調整溶液の構成例である。

【図６】本発明に係る温度勾配付き恒温測定器による別
の実験に用いた調整溶液の構成例である。

【図７】本発明に係る温度勾配付き恒温測定器による他
の実験に用いたフィルムの組成例である。

【図８】図５の調整溶液を用いた実験結果の相図であ
る。

【図９】図６の調整溶液を用いた実験結果の相図であ
る。

【図１０】図７のフィルム組成による実験結果の相図で
ある。

【符号の説明】

Ｓ 温度勾配付き恒温測定器 Ｔ 温度センサ １ 伝熱板 ２ 発熱機構 ３ 放熱機構 ４ フィン ５ 雌型Ｐコネクタ ６ 温度センサ配線 ７ 雌型Ｔコネクタ ８ ケース ９ 上蓋 １０ コントローラ １１ ヒータ温度設定ボタン １２ ヒータ温度表示 １３ 雄型Ｐコネクタ １４ センサ選択ボタン １５ 選択温度センサ表示 １６ センサ温度表示 １７ 雄型Ｔコネクタ １８ フラットケーブル １９ パソコン用端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高熱伝導度の材質からなる伝熱板の一端
   に設けられた発熱機構と、前記伝熱板の他端に設けた放
   熱機構と、前記伝熱板の温度を測定するための温度セン
   サとを設け、前記発熱機構は単位時間あたり一定の熱量
   を発生させるように構成したことを特徴とする温度勾配
   付き恒温測定器。