WO2007138761A1 - 恒温槽 - Google Patents

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Yuichiro Ikeda
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Shimadzu Corporation
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    • G01N30/54—Temperature

Definitions

  • the present invention relates to a thermostatic bath for keeping an analytical instrument at a constant temperature.
  • Detection elements used in analytical instruments are usually placed inside a housing equipped with a temperature control mechanism that keeps the ambient temperature constant in order to improve the accuracy and reproducibility of the analysis. Provided. By keeping the temperature inside the case constant, even if the room temperature (environmental temperature, generally around 25 ° C) of the laboratory where the analyzer itself is installed changes, Impact is reduced. Therefore, it is possible to obtain results with good accuracy and reproducibility.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of a conventional thermostat used in a spectrophotometer.
  • the spectroscopic unit 1 includes a detection element and a mirror, and controls the temperature of the spectroscopic unit 1.
  • a heater 11 for heating the air in the casing and a fan 12 for blowing air to the heater 11 and circulating the air in the casing are provided, and the thermostatic chamber is warmed.
  • the temperature inside the thermostatic chamber is measured by the temperature sensor 13, and the ON / OFF control of the heater is performed by the control unit 15 so that the temperature inside the casing is maintained at a desired set temperature. Since the temperature is controlled so as to be a constant temperature by a thermostatic bath formed in the analytical instrument, a good analytical result can be obtained.
  • This double-structured thermostat is very effective when used in an analyzer where the temperature of the sample itself greatly affects the analysis results, for example, in the case of a differential refractive index detector for liquid chromatography. It is. It is known that the temperature is controlled by arranging the detection unit (flow cell and detection element) in the inner temperature chamber, and the temperature of the piping through which the sample flowing into the flow cell passes in the outer temperature chamber is known ( Patent Document 1). FIG. 4 shows the thermostatic chamber of Patent Document 1.
  • a heater 31 and a temperature sensor 33 are arranged inside the first (outside) thermostat 30 and the temperature control section 61 controls the temperature inside the first thermostat, so that the second thermostat 40
  • the heater 41 and the temperature sensor 43 are arranged, and the temperature control unit 61 controls the temperature of the second thermostatic bath 40.
  • the sample through which the external force of the first thermostat 30 flows through the pipe 35 is rapidly heated in the first thermostat 30 and further heated in the second thermostat 40. In this way, changes in the sample temperature are reduced.
  • the heater 51 and the temperature sensor 53 are disposed in the vicinity of the detection unit 36 in the second constant temperature bath 40, and the detection unit temperature control unit 62 controls the temperature of the detection unit 36 in an auxiliary manner. The time required to reach the desired set temperature for analysis is shortened.
  • Patent Document 1 JP-A-11-201957
  • Some detection elements have noise reduced when used at low temperatures rather than at high temperatures, that is, some require cooling when used. Since the above-described photomultiplier also reduces noise by cooling, there is a lot of noise when used at high temperatures, and good analysis results cannot be expected.
  • the temperature control target for example, the spectroscopic section
  • the amount of heat required to reach the room temperature force set temperature also increases, and it takes time to move that much heat.
  • the temperature of the first temperature chamber (outside) is higher than the temperature of the first temperature chamber (outside) than the room temperature. Temperature rises.
  • the temperature of the first thermostatic chamber needs to be set much higher than room temperature. Yes, the temperature inside the second temperature chamber is far from room temperature.
  • the operation Z stop of the analytical instrument When analysis is performed, it is exposed to a desired set temperature, and when analysis is not performed, it is exposed to room temperature, which causes deterioration of parts due to so-called heat cycle.
  • the heat cycle is a cause of failure of analytical instruments that have a particularly large effect on resin packing and adhesives.
  • the present invention made in view of the above problems is to keep the temperature inside the thermostat inside the room temperature force while keeping the temperature inside the thermostat so as to thermally isolate the environmental temperature force detecting element. Is to do. That is, the present invention provides a first thermostat having a first temperature control mechanism and temperature-controlling at a first set temperature, and being disposed in the first thermostat, and having a second temperature control mechanism. In a dual-structure thermostat comprising a second thermostat controlled by the second preset temperature, the first preset temperature is the environment where the second preset temperature and the thermostat are installed. It is characterized by being set to be higher than the temperature.
  • the temperature in the second thermostatic chamber can be set at a temperature close to the room temperature (environmental temperature).
  • the temperature of the first temperature chamber that thermally isolates the second temperature chamber from the ambient temperature is set higher than the ambient temperature.
  • the thermostatic chamber includes a Peltier element as a second temperature control mechanism, and one surface of the Bellecher element faces the inside of the second thermostatic bath and the other surface faces the outside of the second thermostatic bath. It is characterized by.
  • the thermostatic chamber in the thermostatic chamber control method in which the Peltier element is applied to the temperature control mechanism, the Peltier element is operated until the temperature in the second thermostatic chamber reaches the second set temperature. A voltage is applied so as to heat the second thermostatic chamber side.
  • the Peltier element operates in a state where the second set temperature is reached when the temperature of the second thermostatic bath is equal to or lower than the second set temperature after the start of operation. Reverse heat conduction (heating).
  • the internal volume force of the first (outer) temperature chamber is increased.
  • the space part that subtracted the volume of the temperature chamber is It is the main target of temperature control by the first thermostat and can reduce the amount of heat required to reach the set temperature.
  • the temperature in the second thermostatic chamber becomes constant at a temperature close to the environmental temperature that was set before the analysis instrument was started (when it was stopped), so that the detector was operated under favorable temperature conditions and was good. Can be obtained. Also, when the analytical instrument is used, the temperature becomes constant at a temperature close to the ambient temperature, so that the influence of the heat cycle is reduced, and the life of the parts arranged in the second thermostatic chamber is prolonged.
  • FIG. 1 is a schematic view of a thermostatic chamber according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the flow of heat until the temperature of the thermostatic chamber according to the present invention is increased.
  • FIG. 3 is a schematic view of a conventional single temperature oven.
  • FIG. 4 is a schematic view of a conventional thermostat having a double structure.
  • FIG. 1 is a schematic view of a thermostatic chamber according to the present invention.
  • the first thermostat 10 is covered with a heat insulating material (not shown), and heats the heater 11 and air to the heater 11 to circulate the air in the housing (arrow A1).
  • the first constant temperature bath 10 is heated.
  • the temperature inside the first thermostatic chamber 10 is measured by the temperature sensor 13, and the heater 15 is controlled by the controller 15a so that the first set temperature (a temperature sufficiently higher than room temperature, for example, 40 ° C) is obtained.
  • 11 ONZOFF control is performed as appropriate. In this way, the space temperature inside the first thermostat 10 is maintained at the first set temperature.
  • the second thermostatic chamber 20 includes a Peltier element 21 as a means for dissipating the internal heat to the outside. Peltier elements are elements that transfer heat from one surface (cooling surface) to the opposite surface (heat radiation surface) when voltage is applied.
  • the Peltier element 21 is set such that when a positive voltage is applied, the inside of the second thermostat 20 is a cooling surface and the outside of the second thermostat 20 is a heat radiating surface, and each surface is a space. It is arranged on the wall surface of the second thermostatic bath so as to be exposed to the surface.
  • the heat inside the second thermostat 20 is dissipated to the outside of the second thermostat 20 (arrow A3).
  • the air inside the second thermostat 20 is circulated by the fan 22 (arrow A2), and the temperature inside the second thermostat 20 becomes substantially uniform.
  • the temperature inside the second thermostatic chamber 20 is measured by the temperature sensor 23, and the Peltier element 21 is controlled by the controller 15b so that the second set temperature set near room temperature (temperature close to room temperature, for example, 27 ° C) is obtained.
  • the applied voltage is switched between forward and reverse Z and ONZOFF control as appropriate.
  • the space inside the second thermostatic chamber 20 is maintained at the second set temperature. Note that the output of the temperature sensor 13 is easily stabilized by disposing the Peltier element 21 at a position far from the heater 11.
  • the internal space of the first thermostat 10 is slightly heated by the heat radiation (arrow A3) to the outside of the second thermostat 20 by the Peltier element 21.
  • the amount of heat given to the space in the first thermostat 10 is adjusted by the ONZOF F control of the heater 11, and the total heat becomes constant, so the temperature of the space in the first thermostat 10 is Is maintained at the set temperature.
  • the heat transfer efficiency is improved by providing the Peltier element 21 with fins for heat dissipation (heat absorption).
  • the first set temperature is the ambient temperature and the ambient temperature.
  • the temperature is controlled to be constant at a temperature higher than the second set temperature.
  • the temperature of the space in the first temperature chamber 10 and the temperature of the space in the second temperature chamber 20 equal to the environmental temperature are A control method for reaching the first set temperature and the second set temperature in the shortest time is described below. In fact, since there are walls and heat insulating materials for each thermostatic chamber, the force diagram with a temperature gradient at the boundary is simplified.
  • FIG. 2 shows the temperature state and operation of the apparatus from the temperature at which the apparatus starts to reach the set temperature for the cross section along the line BB 'in FIG. 1 in time series.
  • the vertical axis of each graph shows the temperature
  • the horizontal axis shows the position along the BB 'line.
  • the broken line perpendicular to each horizontal axis shows the boundary of the tank.
  • FIG. 2 (a) shows the temperature state when the apparatus is stopped. If the device is stopped for a long time, even in the thermostatic chamber covered with heat insulation, the temperature will be equal to the room temperature.
  • the temperature (T) of the temperature chamber 10 and the temperature (T) of the second temperature chamber 20 are all equal.
  • the heater 11 is turned on for the first thermostat, and the second thermostat is the heat dissipation surface of the Peltier element 21.
  • a voltage reverse voltage
  • the temperature of the first thermostat 10 is increased by the heater 11, and heat is transferred to the inside of the second thermostat 20 by the Peltier element 21.
  • the space inside the second temperature chamber 20 by heat transfer through the heat insulating material (arrow A4) and by the heat dissipation operation of Peltier element 21 (reverse direction of arrow A3)
  • the temperature rises and the space temperature of the second thermostatic bath 20 slightly exceeds the second set temperature T (FIG. 2 (b)).
  • the heater 11 is stopped and ONZOFF control is started. At the beginning of this ONZOFF control, the heater is stopped. The internal force of the first temperature chamber 10 is also reduced by the heat transfer to the outside (arrow A5), and the space temperature in the first temperature chamber 10 drops and reaches the first set temperature T ((Fig. 2 (d) )). Thereafter, the heater 11 is turned on based on the output of the temperature sensor 13.
  • the second thermostatic chamber can be brought into the second set temperature state in the shortest time. Further time reduction can be realized by reducing the volume of the first thermostat 10. Decreasing the volume of the first temperature chamber 10 requires less heat transfer, and even if the thermal efficiency of the heater and Peltier element is the same, it takes time to transfer the heat necessary to reach the target temperature. Shorter.
  • the above embodiment is merely an example of the present invention, and can be modified or modified as appropriate within the scope of the gist of the present invention.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • control is performed instead of ON / OF F control, so that temperature control with higher accuracy becomes possible. It is also possible to change the fan speed during temperature control.
  • the temperature of the second temperature chamber is slightly higher than room temperature, it is also possible to control the temperature of the second temperature chamber to be slightly lower than room temperature. is there.
  • the temperature of the first thermostat can be lower than room temperature.
  • the same operation can be performed by replacing the heater as a cooler and heating as cooling and arranging the applied voltage of the Peltier element in the opposite or reverse direction.
  • the force described as an example of the heater as the heating means can be used as the heating means by wrapping the casing with a jacket and circulating hot water in the jacket.
  • it can be set as a cooling means by distribute
  • the thermostat according to the present invention is not limited to a spectrophotometer that uses the spectroscopic unit as a target for temperature control, and can be applied to various uses as a thermostat.
  • It can be used as a thermostatic chamber for installing equipment that requires a constant environmental temperature.

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Abstract

【課題】 　２重構造の恒温槽の内側に配設される部品の寿命を長くする。 【解決手段】 　第１の温度制御機構（１１，１２，１３，１５ａ）を備え第１の設定温度で温度制御する第１の恒温槽１０と、第１の恒温槽１０の内部に配設され、第２の温度制御機構（２１，２２，２３，１５ｂ）を備え、第２の設定温度で温度制御する第２の恒温槽とからなる２重構造の恒温槽において、第２の設定温度及び恒温槽が設置される環境の温度よりも第１の設定温度が高くなるように設定する。

Description

明 細 書
恒温槽
技術分野
[0001] 本発明は、分析機器を一定温度に保つ恒温槽に関する。
背景技術
[0002] 分析機器に用いられる検出素子 (ダイオードアレイやフォトマルチプライヤ等）は、 分析の精度や再現性を高めるために、通常、環境温度を一定に保つ温度制御機構 を備えた筐体内部に設けられる。筐体内部の温度を一定に保つことにより、分析機 器自体が設置される実験室の室温 (環境温度，一般的には 25°C程度）が変化しても 、検出素子に伝わる熱的な影響が低減される。故に、精度や再現性の良好な結果を 得ることが可能となる。
[0003] 具体的には、検出素子と共に検出素子の温度を調整する温度制御機構を分析機 器の筐体内に配設し、筐体を断熱材で被覆することで恒温槽が形成される。一例とし て、図 3に分光光度計に用いられる従来の恒温槽の該略図を示す。この例において は、分光部 1は検出素子やミラーからなり、分光部 1についての温度制御を行なうも のである。温度制御のために、筐体内の空気を加熱するヒータ 11と、ヒータ 11に対し て送風し筐体内の空気を循環 (矢印 A)するファン 12を備え、恒温槽が温められる。 温度センサ 13により、恒温槽内部の温度が測定され、筐体内の温度が所望の設定 温度に維持されるように制御部 15によりヒータの ONZOFF制御が行なわれる。分析 機器に形成した恒温槽により一定温度になるように温度制御を行なわれるので、良 好な分析結果を得ることができる。
[0004] 分析機器が置かれる環境の温度変化が大きい場合、温度制御機構の能力が不足 し、温度を一定に保つことができず、恒温槽として機能しない。分析機器を設置する 場所全体を一定温度に保つ恒温室に設置することも可能であるが、設備の運用や消 費電力の面で効率的ではない。そこで、分析機器に形成した恒温槽の中にさらに恒 温槽を形成し、恒温槽を 2重構造として温度制御をするものがある。こうすると、環境 の温度変化が大きくても、内側に設置された恒温槽の内部では、ほとんど影響を受 けなくなる。
[0005] この 2重構造の恒温槽は、試料自体の温度が分析結果に大きな影響を与えるような 分析装置に用いる場合、例えば、液体クロマトグラフ用示差屈折率検出器の場合に は非常に有効である。内側の恒温槽に検出部（フローセルと検出素子）を配設して温 度制御し、外側の恒温槽でフローセルに流入する試料が通る配管を温度制御するよ うにしたものが知られている（特許文献 1)。図 4に、特許文献 1の恒温槽を示す。第 1 の（外側）の恒温槽 30内部にヒータ 31、温度センサ 33とを配設し、温度制御部 61〖こ より第 1の恒温槽内部の温度制御を行ない、第 2の恒温槽 40にはヒータ 41、温度セ ンサ 43を配設し、温度制御部 61により第 2の恒温槽 40の温度制御を行なって 、る。 配管 35を通って第 1の恒温槽 30の外力も流入する試料は第 1の恒温槽 30で急速に 加熱され、さらに第 2の恒温槽 40で加熱される。こうすることで、試料温度の変化を低 減している。また、この例においては、第 2の恒温槽 40内の検出部 36近傍にヒータ 5 1と温度センサ 53を配設し、検出部温度制御部 62により補助的に検出部 36の温度 制御を行な 、、分析のための所望の設定温度までの到達時間の短縮を図って 、る。 特許文献 1：特開平 11― 201957号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 検出素子には高温下より低温下での使用の方がノイズが減少するもの、つまり、使 用時には冷却を要するものがある。上述のフォトマルチプライヤも冷却によりノイズを 低減させるものであるので、高温下での使用ではノイズが多くなり、良好な分析結果 を期待することはできない。また、温度制御対象 (例えば、分光部）が大きくなれば、 室温力 設定温度まで到達させるために必要な熱量も増大し、それだけの熱量を移 動させるために時間を要する。特許文献 1のような 2重の恒温槽とした場合、室温より 第 1の恒温槽 (外側）の温度が高ぐ第 1の恒温槽 (外側）の温度より第 2の恒温槽（内 側）の温度が高くなる。第 2の恒温槽を環境温度力 熱的に隔離するため、すなわち 、室温の変化の影響を緩和するためには、第 1の恒温槽の温度を室温よりもかなり高 めに設定される必要があり、第 2の恒温槽の内部の温度は室温からは掛け離れた温 度となる。また、分析機器の運転 Z停止を繰り返すことにより、第 2の恒温槽内部は、 分析を行なうときは所望の設定温度に、分析を行なわないときは室温に曝されこと〖こ なり、いわゆるヒートサイクルによる部品の劣化を招くことになる。ヒートサイクルは、特 に榭脂製パッキンや接着剤などに影響が大きぐ分析機器の不具合の原因となる。 課題を解決するための手段
[0007] 上記課題に鑑みなされた本発明は、環境温度力 検出素子を熱的に隔離するため に、 2重構造の恒温槽としつつ、内側の恒温槽内部の温度を室温力 かけ離れない ようにするためのものである。すなわち、本願発明は、第 1の温度制御機構を備え第 1 の設定温度で温度制御する第 1の恒温槽と、前記第 1の恒温槽の内部に配設され、 第 2の温度制御機構を備え第 2の設定温度で温度制御する第 2の恒温槽とからなる 2 重構造の恒温槽にお 、て、前記第 1の設定温度が前記第 2の設定温度及び恒温槽 が設置される環境の温度よりも高く設定されることを特徴とする。
[0008] [作用]本発明に係る恒温槽の構成を適用することで、第 2の恒温槽内の温度は、室 温 (環境温度）に近い温度で設定することができる。第 2の恒温槽を環境温度から熱 的に隔離する第 1の恒温槽の温度は、環境温度より高く設定される。
[0009] さらに、前記恒温槽は、第 2の温度制御機構として、ペルチェ素子を含み、ベルチ ェ素子の一面が第 2の恒温槽内側に、他面が第 2の恒温槽外側に面することを特徴 とする。
[0010] [作用]ペルチヱ素子を採用することで、印加する電圧の正 Z逆の切り換えのみで伝 熱方向を反転させ、加熱 Z冷却を切り換えることができるようになる。
[0011] そして、本発明の恒温槽において、温度制御機構にペルチェ素子を適用した恒温 槽の制御方法において、第 2の恒温槽内の温度が第 2の設定温度に達するまでは、 ペルチェ素子が第 2の恒温槽側を加熱するように電圧を印加することを特徴とする。
[0012] [作用]この制御方法によりペルチェ素子は、動作開始後、第 2の恒温槽の温度が第 2の設定温度以下である場合に、第 2の設定温度になった状態での動作とは逆の熱 伝導 (加熱)を行なう。
発明の効果
[0013] 恒温槽を 2重構造とし、かつ、第 2 (内側）の恒温槽を室温に近 、温度とすることで、 第 1 (外側)の恒温槽の内容積力 第 2 (内側)の恒温槽の体積を引いた空間部分が 第 1の恒温槽による主な温度制御の対象になり、設定温度に到達させるために必要 な熱量を少なく抑えることができる。第 2の恒温槽内の温度は、分析機器の運転開始 前 (停止時）に置かれていた環境温度に近い温度で恒温になるので、検出器の動作 が好適な温度条件で行なわれ、良好な分析結果を得ることができる。また、分析機器 の使用の際も、環境温度に近 、温度で恒温になるのでヒートサイクルの影響が小さく なり、第 2の恒温槽内部に配設される部品の寿命が長くなる。温度制御開始後、第 2 の恒温槽内の空間温度が第 2の設定温度より低い間は、ペルチヱ素子の熱の流れを 逆転させるので、第 2の恒温槽の設定温度までの到達時間、すなわち分析機器の運 転開始後、好適な分析結果を得るための温度条件達するまでの時間が短縮される。 図面の簡単な説明
[0014] [図 1]本発明に係る恒温槽の概略図である。
[図 2]本発明に係る恒温槽の恒温化までの熱の流れを示す図である。
[図 3]従来の 1重構造の恒温槽の概略図である。
[図 4]従来の 2重構造の恒温槽の概略図である。
符号の説明
[0015] 1 · · ·分光器
10, 30" '第1の恒温槽
11, 21, 31, 41, 51…ヒータ
12, 22· "ファン
13, 23, 33, 43, 53…温度センサ
15a, b…制御部
20, 40· · ·第 2の恒温槽
35 · ·，配管
36 · · ·検出部
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、図面に沿って本発明を分光光度計を例に詳細に説明する。図 1は、本発明 に係る恒温槽の該略図である。第 1の恒温槽 10は断熱材（図示せず)で覆われてお り、加熱用のヒータ 11と、ヒータ 11に対して送風し筐体内の空気を循環 (矢印 A1)す るファン 12を備え、第 1の恒温槽 10内を温める。温度センサ 13により第 1の恒温槽 1 0内部の温度が測定され、設定された第 1の設定温度 (室温より十分に高い温度、例 えば 40°C)になるように、制御部 15aによりヒータ 11の ONZOFF制御が適宜行なわ れる。こうして、第 1の恒温槽 10の内部の空間温度は第 1の設定温度に維持される。 第 2の恒温槽 20は表面の殆どは断熱材（図示せず)で覆われ、第 1の恒温槽 10に 内包される。第 1の恒温槽 10内の空間と第 2の恒温槽 20内の空間とが完全に断熱さ れるわけではなぐ第 2の恒温槽を被覆する断熱材を経る若干の熱伝導 (矢印 A4)が 存在し、第 2の恒温槽 20内部の空間が加熱される。第 2の恒温槽 20は、その内部の 熱を外部に放熱するための手段としてペルチェ素子 21を備える。ペルチェ素子は電 圧を印加すると一方の面 (冷却面)から反対の面 (放熱面)へ熱が移動する素子であ る。
[0017] ペルチェ素子 21は、正電圧を印加したときに第 2の恒温槽 20内側が冷却面、第 2 の恒温槽 20外側が放熱面となるように設定され、それぞれの面がそれぞれの空間に 露出するように、第 2の恒温槽の壁面に配設される。ペルチェ素子 21へ正電圧の印 加することにより、第 2の恒温槽 20内側の熱が第 2の恒温槽 20外側へ放熱される（矢 印 A3)。第 2の恒温槽 20内部の空気は、ファン 22で循環（矢印 A2)され、第 2の恒 温槽 20内部の温度はほぼ均一となる。温度センサ 23により第 2の恒温槽 20内部の 温度が測定され、室温近傍に設定した第 2の設定温度 (室温に近い温度、例えば 27 °C)になるように、制御部 15bによってペルチェ素子 21の印加電圧の正 Z逆の切り換 え及び ONZOFF制御が適宜行なわれる。こうして、第 2の恒温槽 20内部の空間は 第 2の設定温度に維持される。なお、ペルチェ素子 21の配設は、ヒータ 11から遠い 位置にすることで、温度センサ 13の出力が安定しやすくなる。
[0018] 第 1の恒温槽 10の内部空間は、ペルチェ素子 21による第 2の恒温槽 20の外側へ の放熱（矢印 A3)によって、若干加熱されること〖こなる。しかし、ヒータ 11の ONZOF F制御により第 1の恒温槽 10内の空間に与えられる熱量が調整され、総熱量としては 一定となるので、第 1の恒温槽 10内の空間の温度は、第 1の設定温度に維持される 。なお、ペルチェ素子 21に放熱（吸熱)用のフィンを設けることで、伝熱効率は向上 する。 以上のように、本発明に係る恒温槽では、第 1の恒温槽 10及び第 2の恒温槽 20の 温度が、それぞれの設定温度に到達した状態では、第 1の設定温度は環境温度及 び第 2の設定温度よりも高 ヽ温度で一定となるように制御される。分析機器が停止し ている間、すなわち恒温槽が温度制御されていない間、環境温度に等しい第 1の恒 温槽 10内の空間の温度と第 2の恒温槽 20内の空間の温度を、最短時間で第 1の設 定温度及び第 2の設定温度まで到達させるための制御方法を次に説明する。なお、 実際には、それぞれの恒温槽の筐体の壁や断熱材があるので、境界部に温度勾配 が存在する力 図 2においては簡略ィ匕した。
[0019] 図 1における B— B'線に沿った断面について、装置の運転開始の温度からそれぞ れの設定温度に到達するまでの温度状態と装置の動作を時系列的に図 2に示す。 各グラフの縦軸には温度を示し、横軸には B— B'線に沿った位置を示している。各 横軸と直交する破線は槽の境界を示す。
[0020] 図 2 (a)は、装置の停止時の温度状態である。長時間装置を停止すると、断熱材に 覆われた恒温槽内の空間であっても室温と等しい温度となり、環境温度 (T )と第 1
RT
の恒温槽 10の温度 (T )、第 2の恒温槽 20の温度 (T )は全て等しい温度となってい
1 2
る。
装置の運転を開始し、第 1の設定温度を T (例えば 40°C)、第 2の設定温度を T
OP,l OP
(例えば 27度）として、温度制御が開始される。
,2
[0021] 温度制御開始後、第 1の恒温槽についてはヒータ 11が ONになり、第 2の恒温槽に つ!ヽてはペルチェ素子 21には第 2の恒温槽 20内側が放熱面になるように電圧 (逆 電圧）が印加される。ヒータ 11により第 1の恒温槽 10の温度が上昇し、ペルチェ素子 21により第 2の恒温槽 20内側へ伝熱される。第 1の恒温槽 10の空間温度の上昇後 、断熱材を経た伝熱 (矢印 A4)により、また、ペルチェ素子 21の放熱動作 (矢印 A3 の逆向）により第 2の恒温槽 20の内側の空間温度が上昇し、第 2の恒温槽 20の空間 温度が第 2の設定温度 T を若干超えた状態になる（図 2 (b) )。
OP,2
[0022] この状態で、ペルチヱ素子 21の逆電圧による動作が停止され、さらに正電圧での ONZOFF制御が開始される。ペルチェ素子 21の正電圧による動作により空間温度 が降下するので、第 2の設定温度 T に到達する。以降は、ペルチェ素子 21への正 電圧印加の ONZOFF制御を行なう。ヒータ 11は引き続き ONである。ヒータ 11が第 1の恒温槽 10を加熱し、断熱材を経て第 2の恒温槽 20へ伝熱して第 2の恒温槽 20 を加熱する。ヒータ 11による加熱で、第 1の恒温槽 10内の空間の温度が第 1の設定 温度 T を若干超えた状態になる（図 2 (c) )。
ΟΡ,Ι
[0023] この状態で、ヒータ 11を停止し、 ONZOFF制御を開始する。この ONZOFF制御 の最初の時点ではヒータは停止の状態である。第 1の恒温槽 10の内側力も外側への 伝熱 (矢印 A5)によって、第 1の恒温槽 10内の空間温度は降下し、第 1の設定温度 T に到達する（（図 2 (d) ) )。以降は、温度センサ 13の出力に基づいてヒータ 11の O
ΟΡ,Ι
NZOFF制御を行なう。
[0024] 以上の制御方法により、最短時間で第 2の恒温槽を第 2の設定温度の状態にする ことができる。さらなる時間短縮は、第 1の恒温槽 10の容積を小さくすることで、実現 される。第 1の恒温槽 10の容積を小さくする方が、伝熱量が少なくてすみ、ヒータや ペルチヱ素子の熱的効率が同じでも、目的の温度に到達させるために必要な熱を伝 熱する時間が短くなる。
[0025] 上記実施例は本発明の単に一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変更ゃ修 正することも可能である。例えば、ヒータやペルチェ素子の制御について、 ON/OF F制御に代え PWM (Pulse Width Modulation)制御を行なうようにすれば、より高精度 な温度制御が可能になる。温度制御時に、ファンの回転速度を変更することも可能 である。第 2の恒温槽の温度が室温より若干高い程度に制御することが伝熱効率や 電力消費の面で好ましいが、第 2の恒温槽の温度が室温より若干低い程度に制御す ることも可能である。また、第 1の恒温槽の温度を室温より高いことを例にとって説明し たが、第 1の恒温槽の温度が室温より低くすることも可能である。この場合は、ヒータ をクーラ、加熱を冷却と読み替え、ペルチェ素子の印加電圧の正 Z逆または反転し て配設することで同様の動作が可能である。加熱手段としてヒータを例に説明をした 力 筐体をジャケットで包み、ジャケット内に温水を流通することで加熱手段とすること ができる。逆に、ジャケット内に冷水を流通することで、冷却手段とすることができる。 もちろん、本発明に係る恒温槽が適用されるものは分光部を温度制御の対象とする 分光光度計に限定されず、恒温槽として様々な用途に適用可能である。これら変更 や修正したものも本発明に包含されることは明らかである。
産業上の利用可能性
環境温度を一定に保つことを要する機器を設置するための恒温槽として利用するこ とがでさる。

Claims

請求の範囲
[1] 少なくとも加熱手段を有する第 1の温度制御機構を備え第 1の設定温度で温度制御 する第 1の恒温槽と、
前記第 1の恒温槽の内部に配設され、少なくとも冷却手段を有する第 2の温度制御 機構を備え、第 2の設定温度で温度制御する第 2の恒温槽とからなる二重構造の恒 温槽において、
前記第 1の設定温度が前記第 2の設定温度及び恒温槽が設置される環境の温度より も高く設定される
ことを特徴とする恒温槽。
[2] 請求項 1に記載の恒温槽にお 、て、前記第 2の温度制御機構はペルチェ素子を含 み、前記ペルチェ素子の一面が前記第 2の恒温槽内側に、他面が前記第 2の恒温 槽外側に面することを特徴とする恒温槽。
[3] 少なくとも加熱手段を有する第 1の温度制御機構を備え第 1の設定温度で温度制御 する第 1の恒温槽と、
前記第 1の恒温槽の内部に配設され、冷却手段としてペルチェ素子を有する第 2の 温度制御機構を備え、第 2の設定温度で温度制御する第 2の恒温槽とからなり、 前記第 1の設定温度が前記第 2の設定温度及び恒温槽が設置される環境の温度より も高く設定される恒温槽の制御方法において、
前記第 2の恒温槽内の温度が第 2の設定温度に達するまでは、前記ペルチェ素子が 前記第 2の恒温槽内側を加熱するように電圧を印加することを特徴とする制御方法。
[4] 少なくとも冷却手段を有する第 1の温度制御機構を備え第 1の設定温度で温度制御 する第 1の恒温槽と、
前記第 1の恒温槽の内部に配設され、少なくとも加熱手段を有する第 2の温度制御 機構を備え、第 2の設定温度で温度制御する第 2の恒温槽とからなる二重構造の恒 温槽において、
前記第 1の設定温度が前記第 2の設定温度及び恒温槽が設置される環境の温度より も低く設定される
ことを特徴とする恒温槽。
[5] 請求項 4に記載の恒温槽において、前記第 2の温度制御機構はペルチェ素子を含 み、前記ペルチェ素子の一面が前記第 2の恒温槽内側に、他面が前記第 2の恒温 槽外側に面することを特徴とする恒温槽。
[6] 少なくとも冷却手段を有する第 1の温度制御機構を備え第 1の設定温度で温度制御 する第 1の恒温槽と、
前記第 1の恒温槽の内部に配設され、加熱手段としてペルチェ素子を有する第 2の 温度制御機構を備え、第 2の設定温度で温度制御する第 2の恒温槽とからなり、 前記第 1の設定温度が前記第 2の設定温度及び恒温槽が設置される環境の温度より も低く設定される恒温槽の制御方法にぉ ヽて、
前記第 2の恒温槽内の温度が第 2の設定温度に達するまでは、前記ペルチェ素子が 前記第 2の恒温槽内側を冷却するように電圧を印加することを特徴とする制御方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2113768A1 (en) * 2007-02-23 2009-11-04 Tosoh Corporation Column oven with double temperature control
JP2012202870A (ja) * 2011-03-25 2012-10-22 Toppan Printing Co Ltd 流体分離用流路およびその製造方法
JP2012209621A (ja) * 2011-03-29 2012-10-25 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 発振器
JP2015124953A (ja) * 2013-12-27 2015-07-06 善郎 水野 高精度恒温システム

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112033538B (zh) * 2020-08-11 2021-05-25 华东师范大学 一种基于光谱-时间映射的超快成像装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001013126A (ja) * 1999-06-30 2001-01-19 Shimadzu Corp カラム恒温槽
JP2003148850A (ja) * 2001-11-06 2003-05-21 Koyo Thermo System Kk 加・冷熱機器
JP2003309432A (ja) * 2002-04-17 2003-10-31 Toyo Commun Equip Co Ltd 高安定圧電発振器
JP2004048686A (ja) * 2003-04-21 2004-02-12 Toyo Commun Equip Co Ltd 高安定圧電発振器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001013126A (ja) * 1999-06-30 2001-01-19 Shimadzu Corp カラム恒温槽
JP2003148850A (ja) * 2001-11-06 2003-05-21 Koyo Thermo System Kk 加・冷熱機器
JP2003309432A (ja) * 2002-04-17 2003-10-31 Toyo Commun Equip Co Ltd 高安定圧電発振器
JP2004048686A (ja) * 2003-04-21 2004-02-12 Toyo Commun Equip Co Ltd 高安定圧電発振器

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2113768A1 (en) * 2007-02-23 2009-11-04 Tosoh Corporation Column oven with double temperature control
EP2113768A4 (en) * 2007-02-23 2010-03-10 Tosoh Corp PILLAR WITH DOUBLE TEMPERATURE CONTROL
US8319155B2 (en) 2007-02-23 2012-11-27 Tosoh Corporation Column oven with double temperature control
JP2012202870A (ja) * 2011-03-25 2012-10-22 Toppan Printing Co Ltd 流体分離用流路およびその製造方法
JP2012209621A (ja) * 2011-03-29 2012-10-25 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 発振器
JP2015124953A (ja) * 2013-12-27 2015-07-06 善郎 水野 高精度恒温システム

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