KR101241548B1

KR101241548B1 - 인큐베이터

Info

Publication number: KR101241548B1
Application number: KR20100093467A
Authority: KR
Inventors: 류이치 츠루마
Original assignee: 파나소닉 헬스케어 주식회사
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2013-03-11
Also published as: CN102080045A; JP5570191B2; CN102080045B; KR20110060792A; EP2327759A1; EP2327759B1; US20110126565A1; US8733117B2; JP2011110033A

Abstract

[과제] 결로수가 케이스의 내면에 부착하는 것을 저감한다.
[해결수단] 설정온도에 따라 온도가 제어되는 배양실을 구비한 케이스와, 배양실을 가열하는 히터와, 냉매를 증발시켜 배양실의 열을 냉매에 흡열시키는 증발기 및 냉매의 열을 방열시켜 냉매를 응축시키는 응축기를 포함하고, 배양실을 냉각하는 냉동기와, 배양실의 온도를 측정하는 온도센서와, 온도센서의 측정온도가 설정온보다 제1 온도만큼 높은 냉동기 동작온도에 도달한 경우에 냉동기를 동작시키고, 측정온도가 설정온도보다 제2 온도만큼 낮은 냉동기 정지온도에 도달한 경우에 냉동기의 동작을 정지시키는 냉동기제어부와, 냉동기의 동작이 정지하고 있는 경우에 측정온도가 냉동기 동작온도에 도달하도록 히터를 제어하는 히터제어부와, 증발기의 흡열에 의해서 발생한 결로수를 케이스의 외부에 배수하는 배수기구를 가진다.

Description

인큐베이터{INCUBATOR}

본 발명은 인큐베이터에 관한 것이다.

미생물배양이나 식품시험 등에 이용되는 인큐베이터로서, 단열성 및 기밀성을 가지는 케이스 내에 가열수단이나 냉각수단을 구비하고, 공기를 순환시킴으로써 배양실의 온도를 설정온도 부근으로 제어하는 것이 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에서는 설정온도에 따라 송풍팬의 정회전과 역회전을 전환함으로써, 가열 또는 냉각된 공기를 신속하게 순환시켜, 온도분포의 균일화를 도모할 수 있는 인큐베이터가 개시되어 있다.

이와 같이 하여, 단열·기밀구조의 케이스 내에서 공기를 가열 또는 냉각하여 순환시킴으로써, 배양실의 온도를 설정온도 부근으로 제어할 수 있다.

[특허문헌 1] 일본국 특개2003-47460호 공보

액체배지(液體培地)를 이용하는 경우 등, 인큐베이터의 배양실에는 수분을 포함하는 것을 두는 경우도 많다. 이 경우, 배양실의 온도가 높을수록 많은 수분이 증발하여 배양실의 수증기량이 증가한다.

따라서, 바깥 기온이 배양실의 공기의 이슬점온도보다 낮은 경우에는 케이스의 내면 중, 비교적 단열성이 낮은 개소에 결로(結露)가 발생한다. 예를 들어, 문의 관찰창이나, 케이스 본체와 문과의 사이를 밀폐하는 패킹 등에 결로수가 부착한다. 또한, 수동설정이나 프로그램된 자동설정에 의해서 설정온도가 저하하면, 케이스의 내면의 광범위하게 걸쳐 결로수가 부착하는 경우도 있다.

이 때문에, 결로수에 의해서 케이스의 금속 부분이 부식하거나, 물방울이 배지에 낙하하여 콘터미네이션(contamination)이 발생하거나 하는 경우가 있다.

상술한 과제를 해결하는 주된 본 발명은, 설정온도에 따라 온도가 제어되는 배양실을 구비한 케이스와, 상기 배양실을 가열하는 히터와, 냉매를 증발시켜 상기 배양실의 열을 상기 냉매로 흡열(吸熱)시키는 증발기 및 상기 냉매의 열을 방열시켜 상기 냉매를 응축시키는 응축기를 포함하고, 상기 배양실를 냉각하는 냉동기와, 상기 배양실의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 온도센서의 측정온도가 상기 설정온도보다 제1 온도만큼 높은 냉동기 동작온도에 도달한 경우에 상기 냉동기를 동작시키고, 상기 측정온도가 상기 설정온도보다 제2 온도만큼 낮은 냉동기 정지온도에 도달한 경우에 상기 냉동기의 동작을 정지시키는 냉동기제어부와, 상기 냉동기의 동작이 정지하고 있는 경우에 상기 측정온도가 상기 냉동기 동작온도에 도달하도록 상기 히터를 제어하는 히터제어부와, 상기 증발기의 흡열에 의해서 발생한 결로수를 상기 케이스의 외부로 배수(排水)하는 배수기구를 가지는 것을 특징으로 하는 인큐베이터이다.

본 발명의 다른 특징에 대해서는 첨부도면 및 본 명세서의 기재에 의해서 명확해진다.

본 발명에 의하면, 결로수가 케이스의 내면에 부착하는 것을 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에서의 온도제어기구의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 냉동기제어부(30)의 동작을 설명하는 플로우차트이다.
도 3은 히터제어부(50)의 동작을 설명하는 플로우차트이다.
도 4는 통상모드시의 배양실(A)의 온도변화의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 저습모드시의 배양실(A)의 온도변화의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 바깥 기온이 35℃인 경우에서의 통상모드시 및 저습모드시의 설정온도와 상대습도와의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 바깥 기온이 20℃인 경우에서의 통상모드시 및 저습모드시의 설정온도와 상대습도와의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시형태에서의 온도제어기구를 구비한 인큐베이터의 구성을 나타내는 측면에서 본 투과(透過) 측면도이다.

본 명세서 및 첨부도면의 기재에 의해서, 적어도 이하의 사항이 명확해진다.

===인큐베이터의 구성===

이하, 도 8을 참조하여, 본 발명의 일실시형태에서의 온도제어기구를 구비한 인큐베이터의 구성에 대해서 설명한다. 또한, 도 8은 인큐베이터의 케이스 및 대좌(臺座)의 내부를 투과한 측면도이다. 또, 히터 및 냉동기를 제어하는 온도제어기구는, 도 1에 나타내며, 상세한 구성에 대해서는 후술하는 것으로 한다.

도 8에 나타내고 있는 인큐베이터 중, 케이스 본체(11), 문(12), 패킹(13)으로 이루어지는 케이스는 칸막이(15)에 의해서 내부가 배양실(A)과 공조실(B)로 나누어져 있다. 한편, 케이스가 실어 놓이는 대좌(14)는 기계실(C)을 구비하고 있다. 또, 배양실(A)은 선반(18)을 포함하고, 공조실(B)은 증발기(이배포레이터(evaporator))(41), 히터(60), 송풍기(61) 및 이슬받이접시(71)를 포함하며, 그리고, 기계실(C)은 압축기(콤프레셔)(42), 응축기(콘덴서)(43), 호스(72) 및 증발접시(73)를 포함하고 있다.

케이스 본체(11)에는 개폐 가능한 문(12)이 장착되어 있다. 또, 도 8에 나타내는 바와 같이, 문(12)을 닫은 상태에서 케이스 본체(11)와 문(12)과의 사이가 패킹(13)에 의해서 밀폐되어 있어, 케이스는 기밀성을 가지고 있다. 또한 케이스 본체(11) 및 문(12)에는 단열재가 이용되어 있어, 케이스는 단열성을 가지고 있다.

칸막이(15)은 상부에 취출구(吹出口)(16)를 구비하고, 하부에 흡입구(17)를 구비하고 있다. 또, 칸막이(15)의 배양실(A) 측에는 배지 등을 두는 선반(18)이 적절히 장착되어 있다.

증발기(41), 압축기(42) 및 응축기(43)는 팽창밸브(미도시)와 함께 냉동기를 구성하고 있다. 또, 증발기(41)는 공조실(B)의 흡입구(17) 부근에 배치되어 있다. 또한, 압축기(42) 및 응축기(43)는 기계실(C) 내에 배치되어 있다. 그리고, 압축기(42), 응축기(43), 팽창밸브, 증발기(41), 압축기(42) … 의 순서로 냉매배관 중을 냉매가 순환하고 있다.

히터(60)는 디프로스트(defrost) 히터를 겸하여, 증발기(41)와 일체로 구성되어 있다. 또, 송풍기(61)는 공조실(B)의 취출구(16) 부근에 배치되어 있다.

이슬받이접시(71), 호스(72) 및 증발접시(73)는 배수기구를 구성하고 있다. 또, 이슬받이접시(71)는 증발기(41)의 아래쪽에 배치되며, 증발접시(73)는 기계실(C) 내에 배치되어 있다. 그리고, 일단이 이슬받이접시(71)에 접속된 호스(72)는 케이스 본체(11)를 관통하며, 또한, 증발접시(73)까지 연장해 있다.

===인큐베이터의 동작===

다음으로, 본 실시형태에서의 인큐베이터의 동작에 대해서 설명한다. 또한, 온도제어기구의 상세한 동작에 대해서는 후술하는 것으로 하며, 여기에서는 동작의 개략에 대해서만 설명한다. 또, 케이스 내의 기체는 통상의 공기인 경우 외에, 예를 들면 이산화탄소 농도가 제어된 기체인 경우도 있다.

히터(60)는 온도제어기구의 제어에 따라서 공조실(B)의 기체를 가열하고, 송풍기(61)가 가열된 기체를 취출구(16)로부터 불어냄으로써, 배양실(A)을 가열한다. 또, 취출구(16)로부터 기체가 불어 내어짐으로써, 공조실(B)에는 흡입구(17)로부터 배양실(A)의 기체가 흡입된다. 그리고, 이들 취출 및 흡입에 의해서, 도 8의 화살표로 나타내는 바와 같이, 배양실(A) 및 공조실(B) 내를 기체가 순환하여, 온도분포의 균일화를 도모할 수 있다. 또한, 도 8에서 배양실(A) 내 전역을 기체가 순환하도록 선반(18)은 기체를 통과할 수 있는 구조로 되어 있다.

압축기(42)는 온도제어기구의 제어에 따라서, 냉매배관 중의 기체상태의 냉매를 압축하여 고압기체상태로 한다. 또, 응축기(43)는 고압기체상태의 냉매의 열을 방열시켜 냉매를 액체상태로 응축시킨다. 또한, 증발기(41)는 팽창밸브에 의해서 감압되고 비점이 저하한 액체상태의 냉매를 증발시킴으로써, 흡입구(17)로부터 흡입된 기체의 열을 흡열시킨다. 이상의 사이클을 반복함으로써, 냉동기는 공조실(B)의 기체를 냉각하고, 송풍기(61)가 냉각된 기체를 취출구(16)로부터 불어냄으로써, 배양실(A)을 냉각한다.

이와 같이 하여, 본 실시형태의 인큐베이터는 흡입구(17)로부터 흡입된 기체를 가열 및/또는 냉각하고, 취출구(16)로부터 불어냄으로써, 배양실(A)의 온도를 제어할 수 있다.

수증기를 포함하는 기체가 흡입구(17)로부터 흡입되어 냉동기에 의해서 냉각되면, 결로가 발생해, 증발기(41)에 결로수가 부착하는 경우가 있다. 또, 이슬받이접시(71)는 증발기(41)에 부착한 결로수를 받고, 당해 결로수는 호스(72)를 통과하여 배수된다. 또한 증발접시(73)는 호스(72)로부터의 결로수를 받아 발열체(미도시) 등에 의해 증발시킨다. 이와 같이 하여, 배수기구는 증발기(41)의 흡열에 의해서 발생한 결로수를 케이스의 외부로 배수하여 증발시킨다.

===온도제어기구의 구성===

이하, 도 1을 참조하여, 본 실시형태에서의 온도제어기구의 구성에 대해서 설명한다.

도 1에 나타내고 있는 온도제어기구는 히터(60) 및 냉동기(40)를 제어하기 위한 기구로서, 온도센서(20), 냉동기제어부(30) 및 히터제어부(50)를 포함하여 구성되어 있다.

냉동기제어부(30)에는 설정온도 TS 및 온도센서(20)로부터 출력되는 측정온도 AT가 입력되어 있다. 또, 냉동기제어부(30)로부터 출력되는 냉동기 제어신호 RC는 냉동기(40)에 입력되어 있다.

히터제어부(50)에는 설정온도 TS 및 측정온도 AT에 더하여, 선택신호 LH 및 냉동기 제어신호 RC가 입력되어 있다. 또, 히터제어부(50)로부터 출력되는 히터제어신호 HC는 히터(60)에 입력되어 있다.

===온도제어기구의 동작===

다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 실시형태에서의 온도제어기구의 동작에 대해서 설명한다.

본 실시형태의 인큐베이터는 케이스 본체(11)나 문(12) 등에 제어패널(미도시)을 구비하고 있고, 조작자는 제어패널의 버튼이나 스위치 등을 조작하여, 설정온도 TS를 설정한다. 마찬가지로, 조작자는 후술하는 저습모드를 유효로 할지 무효로 할지를 선택하고, 선택신호 LH는 저습모드가 유효로 되어 있는 경우에 하이·레벨이 된다. 또한, 설정온도 TS는 조작자의 수동설정에 의해서 변경되는 것 외에 미리 설정된 프로그램에 따라서 변경되는 경우도 있다.

온도센서(20)는 배양실(A)의 온도를 측정하여 측정온도 AT를 출력하고, 측정온도 AT는 설정온도 TS와 함께, 냉동기제어부(30) 및 히터제어부(50)에 입력된다. 그리고, 냉동기제어부(30) 및 히터제어부(50)는 측정온도 AT를 설정온도 TS 부근에 유지하도록 각각 히터(60) 및 냉동기(40)를 제어한다.

도 2는 냉동기제어부(30)의 동작을 나타내고 있다.

냉동기제어부(30)는 냉동기(40)의 제어를 개시하면(S31), 우선, 측정온도 AT를 설정온도 TS보다 온도 TrH(제1 온도)만큼 높은 냉동기 동작온도(TS + TrH)와 비교한다(S32). 또, S32에서 측정온도 AT가 냉동기 동작온도보다 낮은 경우(S32 : 아니오)에는 측정온도 AT를 설정온도 TS보다 온도 TrL(제2 온도)만큼 낮은 냉동기 정지온도(TS - TrL)와 비교한다(S33).

S32 및 S33의 비교의 결과, 측정온도 AT가 냉동기 동작온도 이상인 경우(S32 : 예)에는, 냉동기제어부(30)는 냉동기 제어신호 RC를 하이·레벨로 하고, 냉동기(40)를 동작시킨다(S34). 또, 측정온도 AT가 냉동기 정지온도 이하인 경우(S33 : 예)에는 냉동기 제어신호 RC를 로우·레벨로 하고, 냉동기(40)의 동작을 정지시킨다(S35). 또한, 측정온도 AT가 냉동기 동작온도보다 낮고, 냉동기 정지온도보다 높은 경우(S33 : 아니오)에는 냉동기 제어신호 RC의 레벨을 유지하여 냉동기(40)에 직전의 동작을 계속시킨다(S36).

다음으로, 냉동기제어부(30)는 조작자에 의한 수동정지나 프로그램의 종료 등, 온도제어의 종료조건이 성립하고 있는지 여부를 판정한다(S37). 그리고, 정지조건이 성립할 때까지(S37 : 아니오), 상기한 냉동기(40)의 제어를 반복해, 정지조건이 성립하면(S37 : 예), 냉동기(40)의 제어를 종료한다(S38).

이와 같이 하여, 냉동기제어부(30)는 측정온도 AT가 냉동기 동작온도에 도달한 경우에 냉동기(40)를 동작시키고, 측정온도 AT가 냉동기 정지온도에 도달한 경우에 냉동기(40)의 동작을 정지시키는 히스테리시스(hysteresis) 특성을 가지는 제어를 행한다.

도 3은 히터제어부(50)의 동작을 나타내고 있다.

히터제어부(50)는 히터(60)의 제어를 개시하면(S51), 우선, 선택신호 LH 및 설정온도 TS에 따라, 제어모드를 통상모드(제1 모드) 또는 저습모드(제2 모드) 중 어느 쪽으로 할지를 판정한다(S52 및 S53).

S52 및 S53의 판정의 결과, 선택신호 LH가 하이·레벨이고, 설정온도 TS가 온도 T1 이상이며 또한 온도 T2 이하인 저습제어범위에 포함되는 경우(S52 : 예, 또한 S53 : 예)에는, 히터제어부(50)는 히터(60)의 제어를 저습모드로 행한다. 또, 저습모드시에는 후술하는 출력가산값 H2는 a%( < a < 100)로 설정된다(S55).

한편, 선택신호 LH가 로우·레벨인 경우(S52 : 아니오) 또는 설정온도 TS가 저습제어범위에 포함되지 않는 경우(S53 : 아니오)에는, 히터제어부(50)는 히터(60)의 제어를 통상모드로 행한다. 또, 통상모드시에는, 출력가산값 H2는 0%로 설정된다(S54).

다음으로, 히터제어부(50)는 냉동기 제어신호 RC에 따라, 통상모드시의 히터(60)의 출력값인 통상출력값 H1을 산출한다(S56). 또, 통상출력값 H1은 측정온도 AT가 설정온도 TS와 일치하도록, PID제어에 근거하여 산출되며, 냉동기 제어신호 RC가 로우·레벨인 경우(S56 : 아니오)에는 0% 내지 100%의 값이 된다(S58). 한편, 냉동기 제어신호 RC가 하이·레벨인 경우(S56 : 예)에는, 통상출력값 H1은 항상 0%가 된다(S57).

다음으로, 히터제어부(50)는 통상출력값 H1에 출력가산값 H2를 가산한 히터출력값 HC를 출력한다(S59). 또한, 히터(60)는 히터출력값 HC에 따라 발열하고, 히터(60)는 히터출력값 HC가 100%인 경우에 발열량이 최대가 되며, 히터출력값 HC가0%인 경우에 오프가 된다. 따라서, 통상출력값 H1 및 출력가산값 H2의 합이 100%를 넘는 경우라도, 히터출력값 HC는 실질적으로 100%까지 제한되고 있다.

다음으로, 히터제어부(50)는 온도제어의 종료조건이 성립하고 있는지 여부를 판정한다(S60). 그리고, 정지조건이 성립할 때까지(S60 : 아니오), 상기의 히터(60)의 제어를 반복하고, 정지조건이 성립하면(S60 : 예), 히터(60)의 제어를 종료한다.

이와 같이 하여, 히터제어부(50)는 냉동기 제어신호 RC에 따라 산출되는 통상출력값 H1과, 제어모드에 따라 설정되는 출력가산값 H2와의 합을 히터출력값 HC로서 출력한다. 그리고, 히터(60)는 히터출력값 HC에 따른 발열량으로 공조실(B)의 기체를 가열한다.

===온도제어기구의 동작의 구체적인 예===

여기서, 도 4 내지 도 7을 적절히 참조하여, 온도제어기구의 동작의 구체적인 예에 대해서 설명한다.

우선, 통상모드시의 동작에 대해서 설명한다. 또한, 도 4는 통상모드시의 배양실(A)의 온도변화의 일례를 나타내고 있다.

상술한 바와 같이, 냉동기제어부(30)는 측정온도 AT가 냉동기 동작온도에 도달한 경우에 냉동기(40)를 동작시키고, 측정온도 AT가 냉동기 정지온도에 도달한 경우에 냉동기(40)의 동작을 정지시킨다. 이 때문에, 측정온도 AT가 냉동기 동작온도에 도달하지 않는 동안, 냉동기(40)는 동작하지 않고, 온도제어기구는 히터제어부(50)로부터 출력되는 히터제어신호 HC에 의해서, 히터(60)만을 제어한다.

또, 상술한 바와 같이, 통상모드시에는 출력가산값 H2가 0%로 설정되기 때문에, 히터출력값 HC는 통상출력값 H1과 동일하게 된다. 또한, 통상출력값 H1은 측정온도 AT가 설정온도 TS와 일치하도록 PID 제어에 근거하여 산출된다.

따라서, 측정온도 AT가 설정온도 TS보다 낮은 경우에는 히터(60)의 발열량이 커져 배양실(A)의 온도가 상승하고, 측정온도 AT가 설정온도 TS보다 높은 경우에는 히터(60)의 발열량이 작아져 배양실(A)의 온도가 저하한다. 도 4의 기간 A1에 대해서는 당해 히터(60)만의 제어에 의해서 배양실(A)의 온도가 설정온도 TS 부근으로 제어되고 있다.

예를 들면, 바깥 기온(인큐베이터가 설치되어 있는 방의 실온)이 설정온도 TS보다 높은 경우에는 히터출력값 HC를 0%로 함으로써 히터(60)를 오프하여도 배양실(A)의 온도가 저하하지 않고, 측정온도 AT가 냉동기 동작온도에 도달해 버리는 경우가 있다. 또, 예를 들면, 수동설정이나 프로그램에 의해서 설정온도 TS가 낮은 온도로 변경되었을 경우에도 측정온도 AT가 냉동기 동작온도에 도달해 버리는 경우가 있다.

이러한 경우, 측정온도 AT는 설정온도 TS보다 충분히 높게 되어 있기 때문에, PID 제어에 근거하여 산출되는 통상출력값 H1은 통상 0%로 되어 있다. 또,0%로 되어 있지 않은 경우라도 냉동기 제어신호 RC가 하이·레벨이 되는 것에 의해서, 통상출력값 H1은 0%가 된다. 이 때문에, 측정온도 AT가 냉동기 동작온도에 도달하면, 히터(60)는 오프가 되고, 온도제어기구는 하이·레벨의 냉동기 제어신호 RC에 의해서 냉동기(40)만을 동작시킨다.

따라서, 도 4의 기간 B1에서는 당해 냉동기(40)만의 동작에 의해서 배양실(A)의 온도가 저하되고 있다. 또, 배양실(A)의 온도가 저하하여, 측정온도 AT가 냉동기 정지온도에 도달하면, 온도제어기구는 냉동기(40)의 동작을 정지시켜, 다시 히터(60)만을 제어한다.

이상과 같이, 온도제어기구는, 통상모드시에는 PID 제어에 근거하여 산출되는 통상출력값 H1(제1 제어값)에 의해서 측정온도 AT가 설정온도 TS와 일치하도록 히터(60)를 제어한다. 또, 측정온도 AT가 냉동기 동작온도에 도달해 버리는 경우에는 냉동기(40)만을 동작시켜 배양실(A)의 온도를 저하시킨다. 이와 같이 냉동기(40) 및 히터(60)를 제어함으로써, 배양실(A)의 온도를 설정온도 TS 부근의 허용온도범위 내(TS - Tt ~ TS + Tt)에서 제어할 수 있다.

다음으로, 저습모드시의 동작에 대해서 설명한다. 또한, 도 5는 저습모드시의 배양실(A)의 온도변화의 일례를 나타내고 있다.

저습모드시에서도, 냉동기제어부(30)는 통상모드시와 동일하게 냉동기(40)를 제어한다. 한편, 상술한 바와 같이, 저습모드시에는 출력가산값 H2가 a%(0 < a < 100)로 설정되기 때문에, 히터출력값 HC는 통상 출력값 H1에 a%를 가산한 값이 된다. 또한, 당해 a%의 값은 냉동기(40)가 동작하고 있는 경우에, 배양실(A)의 온도가 저하하여 냉동기(40)의 동작이 정지하고 있는 경우에, 측정온도 AT가 냉동기 동작온도에 도달하는 범위로 설정된다.

따라서, 히터제어부(50)는 통상모드시보다 발열량이 커지도록 히터(60)를 제어하게 된다. 이 때문에, 도 5의 기간 A2에 나타내는 바와 같이, 냉동기(40)의 동작이 정지하고 있는 동안, 배양실(A)의 온도는 통상모드시보다 신속하게 상승하여, 측정온도 AT는 냉동기 동작온도에 도달하게 된다.

또한, 상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는 히터출력값 HC가 실질적으로100%까지 제한되고 있기 때문에, H1 + a의 값이 100%를 넘는 경우에는, 저습모드시의 발열량은 통상모드시의 발열량과 동일하게 된다. 한편, 히터출력값 HC가 100%인 경우의 히터(60)의 발열량을 최대로 하지 않고, 100%를 넘는 히터출력값 HC에 대해에서도 그에 따라 히터(60)가 발열하는 구성으로 해도 된다.

측정온도 AT가 냉동기동작온도에 도달하면, 냉동기(40)가 동작하는 한편, 히터(60)는 히터출력값 HC가 a%인 경우의 발열량으로 발열한다. 이 때문에, 도 5의 기간 B2에 나타내는 바와 같이, 배양실(A)의 온도는 통상모드시보다 천천히 저하한다.

이상과 같이, 온도제어기구는, 저습모드시에는 PID 제어에 근거하여 산출되는 통상출력값 H1(제1 제어값)에 a%(소정의 가산값)를 가산한 값(제2 제어값)에 의해서 히터(60)를 제어한다. 또, 통상모드시와 동일하게 냉동기(40)를 제어한다. 이와 같이 냉동기(40) 및 히터(60)를 제어함으로써, 통상모드시보다 빈번하게 냉동기(40)가 동작하여 증발기(41)에 결로수가 부착하게 된다.

상술한 바와 같이, 증발기(41)에 부착한 결로수는 케이스의 외부로 배수되어 증발접시(73)에서 증발한다. 이 때문에, 저습모드시에는 배양실(A)의 수증기량이 통상모드시보다 감소해, 결로수가 케이스의 내면에 부착하는 것을 저감할 수 있다.

여기서, 일례로서, 저습제어범위를 20℃ 이상 또한 40℃ 이하로 하고, 바깥 기온이 35℃ 및 20℃인 경우에서의 설정온도와 상대습도와의 관계를 각각 도 6 및 도 7에 나타낸다. 도 6 및 도 7로부터 명확한 바와 같이, 어느 경우에서도 저습모드시의 상대습도는 통상모드시의 상대습도보다 낮게 되어 있기 때문에, 저습모드시에는 통상모드시에 비해 배양실(A)의 수증기량을 감소시키는 것이 가능하게 되어 있다.

상술한 바와 같이, 온도제어기구를 구비한 인큐베이터에서 냉동기(40)의 동작이 정지하고 있는 경우에, 측정온도 AT가 냉동기 동작온도에 도달하도록 히터(60)를 제어하고, 증발기(41)에 결로수를 적극적으로 부착시킴과 아울러, 당해 결로수를 케이스의 외부로 배수함으로써, 배양실(A)의 수증기량을 감소시켜, 결로수가 케이스의 내면에 부착하는 것을 저감할 수 있다.

또, 측정온도 AT가 설정온도 TS와 일치하도록 히터(60)를 제어하는 통상모드에 대해서 저습모드시에는 발열량이 커지도록 히터(60)를 제어함으로써, 통상모드시보다 빈번하게 냉동기(40)를 동작시켜, 증발기(41)에 결로수를 적극적으로 부착시킬 수 있다.

또, 저습모드시에는 PID 제어에 근거하여 산출되는 통상출력값 H1에 a%를 가산한 값을 히터출력값 HC로 함으로써, 측정온도 AT가 통상모드시보다 신속하게 냉동기 동작온도에 도달하도록 하여, 통상모드시보다 빈번하게 냉동기(40)를 동작시킬 수 있다.

또, 선택신호 LH뿐만이 아니라, 설정온도 TS에 따라 통상모드와 저습모드를 전환함으로써, 설정온도 TS가 저습제어범위에 포함되지 않는 경우에는 제어모드를 저습모드로 하지 않도록 할 수 있다.

또, 칸막이(15)의 상부의 취출구(16) 부근에 송풍기(61)를 배치하고, 칸막이(15)의 하부의 흡입구(17) 부근에 히터(60) 및 증발기(41)를 배치함으로써, 배양실(A) 및 공조실(B) 내에서 기체를 순환시켜 온도분포의 균일화를 도모함과 아울러, 증발기(41)에 부착한 결로수를 신속하게 케이스의 외부로 배수할 수 있다.

또, 케이스의 외부로 배수된 결로수를 증발접시(73)에서 증발시킴으로써, 증발기(41)에 부착한 결로수를 효율적으로 배수할 수 있다.

또한, 상기 실시형태는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하여 해석하기 위한 것은 아니다. 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않고, 변경, 개량될 수 있음과 아울러, 본 발명에는 그 등가물도 포함된다.

상기 실시형태에서는 냉동기(40)로서 압축기(42)를 가지는 압축식 냉동기의 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 냉동기(40)는, 예를 들면, 압축기를 가지지 않는 흡수식 냉동기라도 되며, 이 경우에서도 증발기 및 응축기는 도 8과 동일하게 배치된다.

상기 실시형태에서는 측정온도 AT가 설정온도 TS와 일치하도록 히터(60)를 제어하는 방법으로서, PID 제어가 이용되고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 히터(60)의 제어방법으로서는 P제어나 PI제어 등, 다른 피드백제어를 이용해도 된다. 또, 피드백제어와 피드포워드(feed forward) 제어를 조합해 이용해도 된다.

11 케이스 본체 12 문
13 패킹 14 대좌
15 칸막이 16 취출구
17 흡입구 18 선반
20 온도센서 30 냉동기제어부
40 냉동기 41 증발기(이배포레이터)
42 압축기(콤프레셔) 43 응축기(콘덴서)
50 히터제어부 60 히터
61 송풍기 71 이슬받이접시
72 호스 73 증발접시

Claims

설정온도에 따라 온도가 제어되는 배양실을 구비한 케이스와,
상기 배양실을 가열하는 히터와,
냉매를 증발시켜 상기 배양실의 열을 상기 냉매에 흡열시키는 증발기 및 상기 냉매의 열을 방열시켜 상기 냉매를 응축시키는 응축기를 포함하고, 상기 배양실을 냉각하는 냉동기와,
상기 배양실의 온도를 측정하는 온도센서와,
상기 온도센서의 측정온도가 상기 설정온도보다 제1 온도만큼 높은 냉동기 동작온도에 도달한 경우에 상기 냉동기를 동작시키고, 상기 측정온도가 상기 설정온도보다 제2 온도만큼 낮은 냉동기 정지온도에 도달한 경우에 상기 냉동기의 동작을 정지시키는 냉동기제어부와,
상기 냉동기의 동작이 정지하고 있는 경우에, 상기 측정온도가 상기 냉동기 동작온도에 도달하도록 상기 히터를 제어하는 히터제어부와,
상기 증발기의 흡열에 의해서 발생한 결로수를 상기 케이스의 외부에 배수하는 배수기구를 가지는 것을 특징으로 하는 인큐베이터.
청구항 1에 있어서,
상기 히터제어부는 선택신호에 따라 상기 측정온도가 상기 설정온도와 일치하도록 상기 히터를 제어하는 제1 모드와, 상기 냉동기의 동작이 정지하고 있는 경우에 상기 측정온도가 상기 냉동기 동작온도에 도달하도록 상기 제1 모드보다 발열량이 커지도록 상기 히터를 제어하는 제2 모드를 전환하는 것을 특징으로 하는 인큐베이터.
청구항 2에 있어서,
상기 히터제어부는, 상기 제1 모드에서는 PID 제어에 근거하여 산출되는 제1 제어값을 상기 히터에 입력하고, 상기 제2 모드에서는 상기 제1 제어값에 가산값을 가산한 제2 제어값을 상기 히터에 입력하는 것을 특징으로 하는 인큐베이터.
청구항 2에 있어서,
상기 히터제어부는 상기 선택신호 및 상기 설정온도에 따라 상기 제1 모드와 상기 제2 모드를 전환하는 것을 특징으로 하는 인큐베이터.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상부 및 하부에 각각 기체의 취출구 및 흡입구을 구비하고, 상기 케이스의 내부를 상기 히터 및 상기 증발기가 배치되는 공간과 상기 배양실로 나누는 칸막이와,
상기 취출구로부터 상기 배양실에 기체를 불어냄과 아울러, 상기 흡입구로부터 상기 배양실의 기체를 흡입하는 송풍기를 더 가지고,
상기 히터는 상기 흡입구로부터 흡입된 기체를 가열하며,
상기 증발기는 상기 흡입구로부터 흡입된 기체의 열을 상기 냉매에 흡열시키는 것을 특징으로 하는 인큐베이터.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 배수기구는,
상기 증발기에 부착한 상기 결로수를 받는 이슬받이접시와,
상기 이슬받이접시로부터 상기 케이스의 외부로 배수된 상기 결로수를 받아 증발시키는 증발접시를 포함하는 것을 특징으로 하는 인큐베이터.