WO2010024122A1 - ホットプレート及び乾燥機 - Google Patents

Abstract

【課題】　平面上を均一な温度に保つホットプレートと、このホットプレートを使用した乾燥機及び真空乾燥機を提供する。 【解決手段】　熱伝導が比較的良い金属製のプレート（１１）に複数の発熱素子（１３）と、該発熱素子（１３）に近接して発熱素子（１３）と同数の温度センサ（１４）とを設け、該温度センサ（１４）からのプレート温度情報と設定したい温度とを比較して前記発熱素子（１３）の発熱量を制御する温度制御回路を各々の発熱素子（１３）に配置し、前記ホットプレートの表面温度を所望の温度分布に設定可能とした。発熱素子（１３）としては、パワートランジスタを使用し、格子状に配置する。

Description

ホットプレート及び乾燥機

　本発明は、載置面上の温度差を小さくすることができるホットプレート、このホットプレートを使用した乾燥機、および真空乾燥機に関する。

　医療用針付き縫合糸で切開された生体部分を縫合するが、縫合された部分が閉鎖すると、縫合部位が身体の外側であれば縫合糸を抜き取り、身体内部の場合は、生体内で分解吸収され、体外に排出される吸収性材料の縫合糸を使用する。このような分解吸収性の縫合糸の素材としては、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）が知られている。

　上記ＰＧＡの縫合糸は切開部を閉じた状態で数週間保持され、体内でその間は分解されないので、感染症を予防するために、滅菌処理されている。この滅菌処理には、ＥＯＧが使用されている。ＥＯＧ滅菌は、高い浸透力を有し、かつ、低温で滅菌効果を有することから、高温に弱いＰＧＡ製の縫合糸の滅菌に適している。

　しかし、ＥＯＧが縫合糸に残留していると、その毒性が問題となる。そこで、残留ガス濃度が規定の濃度以下になるよう除去する方法としてエアレーション（空気置換）が行われている。また、製造後使用されるまでの保管期間中に劣化することを防ぐため、縫合糸を十分乾燥させてから滅菌状態を維持できるように包装しなければならない。

　真空乾燥機を用いると、エアレーションの代わりに、真空にして脱ガスしながら乾燥させることができるが、真空乾燥機内の温度が均一でないと残ガス量と乾燥にばらつきができてしまう。脱ガスを確実にするために真空乾燥時間を長くすると生産性が低下し、長時間高温下にさらされるためＰＧＡの強度が劣化する可能性がある。

　縫合糸をＥＯＧで滅菌処理した後、真空乾燥機で脱ガスさせたとき、６０℃で脱ガスした場合と、７０℃の場合とでは、乾燥時間に２４時間以上の非常に大きな差がつく場合がある。また、通常、数時間から数日間で脱ガスするが、乾燥機内部が５５℃や５７℃程度では殆ど脱ガスせず、乾燥機内部を少なくとも６５℃以上に保つ必要がある。また、内部の温度差が大きいと、残留ガスの量に大きな差が出てくる。一方、ＰＧＡの縫合糸は、熱の影響を受けやすく、７２℃を越えると、強度などの特性が劣化する可能性が生じる。そのため、６５～７０℃以内、望ましくは６８～６９℃の狭い温度範囲に保つ必要がある。

　ところが、従来から使用されている真空乾燥機では、内壁にヒータを埋め込んであり、内部の１点の温度を測定して全ヒータを制御している。そのため、温度分布は、一般的なもので±５℃以上ある。また、対流する気体がなく、乾燥させるものによって壁面からの輻射熱が届かない部分ができるため、実際にはこれ以上の温度差になってしまう。

　また、真空乾燥機の棚にホットプレートを設置し、この上に脱ガス・乾燥させるＰＧＡの縫合糸を置き、ホットプレートの温度を所望の温度になるよう制御している。
　しかしながら、ある程度の大きさをもった汎用ホットプレートは表面の温度差が５℃以上になる。一般的なホットプレートは、１回路分のヒータ素子と温度センサで時間変化を制御しているので、プレート面全体を均一にすることができないからである。

　一般的なヒータ素子としては、ニクロム線、セラミックス、ペルティエ素子があるが、いずれも発熱量が大きいために制御がしづらい素子である。ニクロム線は、ある程度の長さ（加熱面）と電力制御が必要となる。温度分布はニクロム線の太さや加熱面との密着度、線の引き回し方に依存して、温度ムラの発生は避けられない。

　また、セラミックスは抵抗体を焼結したもので、面全体を加熱できるが温度分布は抵抗体の密度に依存する。また、任意のサイズ、温度分布特性を作り出すためには、小さなセラミックスを多数並べる必要があり、電力制御回路も多数必要となり、複雑で規模が大きくなり、非常に高価なものとなる。

　ペルチェ素子は、２種類の金属を接合して電流を流すと、片側の金属からもう片方へ熱が移動するペルティエ効果を利用した板状の半導体素子で、加熱も冷却もできる。しかし、接合間隔を一定にすると中央と端部で放熱特性が異なるため温度分布は均一にはできない。多数の素子を使う場合は、素子表面と加熱面との密着度を等しくすることも難しく、個別の温度制御回路が必要となる。

　本発明は、上記の事実に鑑みてなされたもので、平面上の温度分布を±５．０℃未満に設定できるホットプレートと、このホットプレートを使用した乾燥機又は真空乾燥機を提供することを目的としている。

　上記の第１の目的を達成する本発明のホットプレートは、物体を加熱または乾燥させるため表面温度を上昇させて任意の温度に設定するホットプレートにおいて、金属製のプレートに複数の発熱素子と、該発熱素子に近接して温度センサとを設け、該温度センサから前記プレートの温度情報と設定したい温度とを比較して前記発熱素子の発熱量を制御する温度制御回路を各々の発熱素子に配置し、前記ホットプレートの表面温度を所望の温度分布に設定可能としたことを特徴としている。前記発熱素子がパワートランジスタであり、前記温度センサがＩＣ温度センサである構成とすることも可能である。

　また、前記プレートの任意の位置にプレートの温度を測定できる温度プローブを前記温度センサと別個に設けた構成とし、前記ホットプレートの温度を外部からリアルタイムに設定することができる構成としたホットプレートであることを特徴としている。

　本発明の乾燥機は、上記何れかのホットプレートを複数枚収容したことを特徴としている。

　本発明の真空乾燥機は、前記の乾燥機が前記複数のホットプレートを収容する真空チャンバを備えていることを特徴としている。

　ホットプレートに発熱素子および温度センサを取り付けることで熱結合を良好に保つことができ、近接して配置された温度制御回路とは直接電気的な接続が可能であるため、発熱素子ごとに閉じた回路を構成できる。ホットプレートに取り付けられた複数の発熱素子に通電すると、各発熱素子が加熱され、ホットプレートの温度を上げる。ホットプレート上には、被乾燥体が載置されており、加熱することで、被乾燥体に含浸された揮発性のものを蒸発させる。１枚のホットプレートに対して複数の発熱素子を設け、個々の発熱素子の温度を近接配置された温度センサにより検知するので、所望の温度分布に制御することができ、また、ホットプレートの面上は、温度が均一に近づき易くなり、従来には無かった±５．０℃未満の温度範囲内に制御することができる。

　発熱素子として、パワートランジスタを使用し、パワートランジスタをほぼ均等な間隔、たとえば、格子状に配置し、パワートランジスタに近接配置した温度センサで、ホットプレートの温度を測定して個々のパワートランジスタを制御すると、ホットプレートの温度分布をさらに小さい±１．０℃程度に保つことができる。また、室温から上昇させたとき、発熱素子数が少ない場合、オーバーシュートや場所ごとの温度ばらつきが生じるが、格子状に配置することで、空間的・時間的に変動を抑えることができる。ホットプレートを複数枚重ねた場合でも、温度の分布を±１．０℃以内にすることができるので、たとえば、ＰＧＡの縫合糸に含浸しているＥＯＧを除去させる場合でも、熱に弱いＰＧＡを傷めることなく乾燥することができるという優れた効果を奏する。

　パワートランジスタは低電圧で駆動でき、ＥＯＧの除去に必要な７０℃程度の温度を継続的に得ることができる。また、制御が容易で、高精度の制御が可能であり、個々のパワートランジスタの温度を周囲の状況や被乾燥物の有無などに応じて細かく調整でき、乾燥機内の温度を均一に保ち易い。エネルギー効率もよいので、乾燥に要する電力を小さくすることができる。

　以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
　図１は、本発明のホットプレートの図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。図２は発熱素子と温度センサの取り付け部分を拡大した図で、（ａ）は下面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）はホットプレート全体の側面図である。

　ホットプレート１０は、プレート１１とベース板１２との間に、発熱素子１３としてのパワートランジスタと、温度センサ１４と、温度プローブ１５とを設けたものである。

　プレート１１は、ホットプレート１０の本体部分であり、この上に乾燥させるものを載置する板である。このプレート１１には、アルミニウム製の矩形の板を使用している。アルミニウムを使用するのは、熱伝導率が２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上で、銀、銅、金に次いで良く、銀や金より安価で、銅より軽量だからである。

　ベース板１２は、特に材質は限定されず、ここではプレート１１の温度が７０℃程度なので、この程度の温度に対する耐熱性があれば、合成樹脂の板でもよい。ベース板１２は、プレート１１に、スペーサで適当な間隔を保ってネジ等で固定されている。

　発熱素子１３は、プレート１１の温度、すなわちホットプレート１０の温度を所望の値に加熱するためのもので、電力制御半導体素子の発熱特性を利用している。電力制御半導体素子には、整流ダイオード、パワートランジスタ、パワーMOSFET、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ(GTO)、トライアックなどがある。

　このうち、外部信号で素子の消費電力が制御でき、ある程度の発熱が見込まれることからパワートランジスタが適している。パワートランジスタには、図２（ｂ）に示すように放熱板１３ｂを有する形態のパッケージ（たとえば、ＴＯ－２２０など）がある。この放熱板１３ｂをビス止めすることでパワートランジスタをプレート１１に固定することができる。パワートランジスタからなる発熱素子１３の熱は、放熱板１３ｂからプレート１１に伝達されることになる。

　温度センサ１４としては、ＩＣ温度センサを使用している。これは、トランジスタのベース－エミッタ間（PN接合）の温度特性を利用して温度を測定するセンサで、パワートランジスタと同形状のパッケージ（ＴＯ－２２０など）がある。

　発熱素子１３と温度センサ１４とは、相互に隣接して配置され、各発熱素子１３近傍のプレート１１の温度を検知できるようになっている。パワートランジスタからなる発熱素子１３は、電流容量の大きなダーリントンタイプ（パワーダーリントントランジスタ）がよい。発熱素子１３と温度センサ１４とは対になっていて、格子状に配置されている。本実施例においては温度センサ１４は発熱素子１３と同数設けているが、温度センサ１４の数については限定するものではなく、発熱素子１３の１/２～２倍等の数を設けることとしても良い。

　温度プローブ１５は、プレートの温度を測定するための温度センサである。温度センサ１４からの信号は、単なる電気信号であり、この信号から具体的な温度を知ることができない。そこで、温度プローブ１５を設け、具体的な温度を知ることができるようにしている。温度プローブ１５としては、一般的には、熱電対、サーミスタ、測温抵抗体、サーモパイル（赤外線検出）などがあり、専用の回路と表示用装置と接続して使用する。個々の温度プローブおよび表示装置との組合せ等によって、正確な温度が表示できるようプレートごと取り出して校正する必要がある。ここでは、温度プローブ１５として、白金測温抵抗体を用いており、ケーブルの抵抗成分による電圧降下誤差を避けるために、４線式（または３線式）にしている。この温度プローブ１５は、ホットプレート１０の任意の位置における温度を測定するためのものである。取付位置はプレート面の温度が均一であれば任意の場所でよいが、本発明の実施例では、中央近くで、かつ、発熱素子１３から離間した位置に取り付けている。また、１つに限らず、複数個設けてもよい。

　ホットプレート１０のプレート１１は、裏面に回路基板１６が取り付けられている。発熱素子１３と温度センサ１４とはプレート１１に固定され、それぞれの端子が回路基板１６を貫通し、反対側に出て、回路基板１６の回路に半田などで接続されている。回路基板１６とベース板１２との間のエリアは回路部品エリアとなっており、ここに、電源コネクタ１７、温度プローブコネクタ１４ａ、温度設定コネクタ１５ａ、分布調整用ＶＲ（可変抵抗器 Variable Resistors）１３ａが取り付けられている。

　電源コネクタ１７は、回路基板１６を経由してホットプレート１０の全発熱素子と他の回路へ電気を供給するものである。温度プローブコネクタ１４ａは、温度プローブ１５に接続され、プレート１１の中央付近の温度情報を得て外部に出力する。温度設定コネクタ１５ａは、プレートの設定温度を制御する電圧が入力される。分布調整用ＶＲ１３ａは、後述する制御装置からの指示により各発熱素子１３に流す電流をコントロールするものである。したがって、分布調整用ＶＲ１３ａは、各発熱素子１３に接続しており、プレート表面の温度分布を調整するものである。

　図３はホットプレート１０に取り付けられた発熱素子１３を制御するブロック図である。各発熱素子１３は、ドライバ２１、コンパレータ２２、加算器２３及びアンプ２４とからなる温度制御回路２０を有している。温度センサ１４の温度信号はアンプ２４により増大されてコンパレータ２２に入力される。

　加算器２３には、発熱素子１３の目標温度となる設定温度信号と、分布調整用ＶＲ（設定ＶＲ）１３ａから制御信号が入力される。本発明では、発熱素子１３毎に温度設定が可能であるが、各発熱素子１３毎の温度設定信号が、この分布調整用ＶＲ１３ａから入力される。設定温度信号は、後述する図８の表示＆入力操作用ＰＣから発信される。設定温度信号と分布調整用ＶＲ１３ａの信号を加算した信号がコンパレータ２２に入力され、コンパレータ２２では、この加算器２３からの信号と、温度センサ１４で検知した発熱素子１３近傍のプレート１１の温度とを比較する。そして、温度センサ１４で計測した温度が目標温度より低い場合は、ドライバ２１が、目標値との差に応じた電流を当該発熱素子に供給する。温度センサ１４で計測した温度が目標温度より高い場合は、発熱素子１３の温度を下げるため、ドライバ２１は当該発熱素子への電気の供給を一時停止して温度が下がるのを待つ。このようにすることで、発熱素子を目標の温度に保持する。本発明では、発熱素子１３としてパワートランジスタを使用し、温度センサ１４としてＩＣ温度センサを使用しており、複数のパワートランジスタを均等な間隔になるよう格子状に配置して、個々の発熱素子１３を独立して温度制御しているので、±１．０℃以下の高精度の制御が可能となる。

　図４から図７は、アルミニウム製で２４０ｍｍ×１８０ｍｍ×３ｍｍの四角のプレート１１に発熱素子１３をどのように配置すれば、温度差の少ないホットプレート１０を得ることができるかを、検証したものである。

　発熱素子１３には、発熱・熱伝導効率のよいパワートランジスタ（放熱器に取り付けられる形状もの、たとえば、ＴＯ－２２０など）で、出力６Ｗのものを用いて、同じ形状のＩＣ温度センサからなる温度センサ１４と並べてプレート１１の裏面に熱結合媒体（シリコーングリス）を密着させて取り付け、その周辺に温度制御回路を配置するようプレート１１にレイアウトする。

　発熱素子１３に近接した温度センサ１４（半導体用パッケージに封入されたＩＣ温度センサ）を設け、該温度センサ１４からプレート１１の温度を検出して設定温度よりも低い場合は各発熱素子１３に電流を流し、高い場合は電流を流さないＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。あるいは温度差をパワートランジスタに流す電流量に比例させる比例制御を行う。制御の単純さからはＯＮ／ＯＦＦ制御、応答特性を求める場合には比例制御が用いられる。さらに外乱による温度の変動がある場合にはＰＩＤ（比例・積分・微分）制御が用いられる。

　発熱素子１３を複数設け、各発熱素子１３の温度制御回路を他の発熱素子１３の温度制御回路と独立して制御することで、該発熱素子１３と温度センサ１４付近のプレート１１の温度を一定に保つことができる。または、それぞれの場所での温度は分布調整用ＶＲ１３ａによって可変することにより、プレート表面温度を均一にするだけではなく、所望する温度勾配や温度分布パターンを設定することも可能である。

　上記構成と動作により、個々の発熱回路で温度をリアルタイムに安定させることができるようになるため、プレート１１の材質（おもに熱伝導特性）と、発熱素子１３相互間の間隔とによって温度分布特性を設定することが可能となる。

　図４では、プレート１１の中央に１個の発熱素子１３と１個の温度センサ１４とを取り付けた場合で、（ａ）は配置を示す図、（ｂ）はホットプレートの温度分布状態を平面的に示す図、（ｃ）はホットプレートの長手方向に沿った多数の断面について温度の分布を測定した線図である。

　発熱素子１３が１個の場合は、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、プレート１１上で、中央部を７０℃より若干高めに設定すると、周縁部では、６０℃程度となり、１０℃以上の温度差ができている。温度差がこれだけあると、従来の乾燥機と変わりはなく、残存するＥＯＧの濃度にバラツキが大きく発生し、ＥＯＧの乾燥機として使用することはできない。

　図５は本発明の第１実施例で、プレート１１の中央に４個の発熱素子１３と４個の温度センサ１４とを取り付けた場合を示し、（ａ）は配置を示す図、（ｂ）はホットプレートの温度分布状態を平面的に示す図、（ｃ）はホットプレートの長手方向に沿った多数の断面について温度の分布を測定した線図である。図５の４個の発熱素子１３は均等な間隔で配置されたものであり、格子状の配置である。尚、厳密に均等な間隔で配置されている必要はなく略均等であればよく、即ち配置としては「略格子状」であれば良い。また、温度制御回路２０も、各発熱素子１３を構成するパワートランジスタごとに設けられ、独立して温度制御が可能となっている。

　発熱素子１３が４個の場合は、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、発熱素子１３が１個の場合よりは、かなり温度差は小さくなっている。すなわち、プレート１１上の発熱素子１３のところで、６９℃に設定すると、発熱素子１３から最も離れた周縁部では６６℃程度となり、温度差が±１．５℃程度にまで改良されている。ＥＯＧの乾燥は、温度差が３℃あると残存するＥＯＧの濃度に差が大きくなるので、ＥＯＧの乾燥機としては不適格であるが、従来の温度分布±５℃を大きく改良した、温度分布の小さいホットプレートとなっている。

　プレート１１の面上の温度分布を±１．０℃未満と均一に近づけるために、発熱素子１３（パワートランジスタ）を一定間隔で配置する必要がある。間隔は、プレートの熱伝導特性および許容温度範囲から求めることができる。温度分布を±１．０℃未満にするための間隔は、６５ｍｍ以下となることが分かった。下限値は特に無く、隣接する距離が小さくなるほど温度差を小さくすることができる。実際には、パワートランジスタ同士が密着するまで近接させることができる。

　図６は、本発明の第２実施例で、プレート１１に９個の発熱素子１３と９個の温度センサ１４とを取り付けた場合であり、（ａ）は配置を示す図、（ｂ）はホットプレートの温度分布状態を平面的に示す図、（ｃ）はホットプレートの長手方向に沿った多数の断面について温度の分布を測定した線図である。この図６（ａ）のような配置も格子状の配置に含まれる。そして、発熱素子１３の斜め方向に配置されたピッチは、上記の計算から得られた６５ｍｍ以下となっている。しかし、プレート１１の４辺の中央に発熱素子１３がないので、この部分では、発熱素子１３同士の間隔は６５ｍｍ以上になっている。

　図６の場合は、発熱素子１３が４個の場合と比べ、温度差はさらに小さくなっている。前述したようにプレート１１の４辺の中央に発熱素子１３がないが、図６（ｂ）及び（ｃ）に示す通り、プレート１１上の最大温度と、最低温度の差（温度分布）は、約２℃で、ほぼ目標の±１．０℃に入っている。

　図７は、本発明の第３実施例で、プレート１１に格子状に１３個の発熱素子１３と、同じ数の温度センサ１４とを取り付けた場合であり、（ａ）は配置を示す図、（ｂ）はホットプレートの温度分布状態を平面的に示す図、（ｃ）はホットプレートの長手方向に沿った多数の断面について温度の分布を測定した線図である。図６の９個の発熱素子１３に、さらに４辺の中央に１個ずつ合計４個の発熱素子１３を加えて合計１３個にしたものである。すなわち、上述した記載にしたがって、発熱素子１３相互間の間隔を６５ｍｍにして格子状に配置している。なお、図６（ａ）及び図７（ａ）の実施例では、格子が斜め４５゜に傾斜したものになっているが、傾斜の角度はこの角度に限定されず、任意の角度でよい。

　発熱素子１３が１３個の場合は、図７（ｂ）及び（ｃ）に示すように、温度差は小さく、最高温度と最低温度の差は、１．０℃以下（±０．５℃）となって殆ど均一といってよいほどになる。このように温度分布が１．０℃程度になると、ＥＯＧの乾燥も非常に均等に行われ、残存するＥＯＧの濃度の差は殆どなくなる。したがって、ＥＯＧの乾燥機として使用するには、この第３実施例が最も望ましいことが分かる。

　図８は、図７に示すホットプレート１０を、複数枚所定の間隔を開けて積層して収容した真空乾燥機の図で、（ａ）はホットプレートの斜視図、（ｂ）は真空乾燥機の構成を示す斜視図である。以下、真空乾燥機１００として説明するが、真空ではない通常の乾燥機でも同じである。なお、図５、図６に示すホットプレート１０で同様にして真空乾燥機を形成することもできる。

　図８（ａ）に示すように、ホットプレート１０を２枚結合し、図８（ｂ）に示すように、それを左右に２枚（合計でホットプレート１０が４枚）に連結したものを、所定の間隔を上下方向に開けて形成された３段の各棚上に配置している。これを真空乾燥機１００のチャンバ内に設置する。電源ケーブル、温度プローブケーブル、温度設定ケーブルを制御ユニット３０に配線する。真空乾燥機１００の場合は、図９に示すように制御ユニット３０内にアナログＩ／Ｏ３１、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａコンバータ３２、に加えてＣＰＵ３３を持たせて真空乾燥機１００内に置き、真空乾燥機１００の機外にある表示＆入力・操作用ＰＣ４０との間をシリアル通信させてケーブル本数を減らし、真空乾燥機１００に埋め込まれた（ハーメチック）コネクタを使うことが出来る。このように構成することで、真空乾燥機１００の内部のホットプレートの温度分布を外側からリアルタイムで把握でき、所望の温度分布に制御することができる。

　このような真空乾燥機１００では、各ホットプレート１０は、配置する場所によって周囲への放熱量が異なってくる。たとえば、真空乾燥機１００の壁近くでは真空乾燥機１００本体のヒータが埋め込まれているため、その発熱の影響を受ける。また、乾燥させるものの量によって、発熱量に対する上昇温度が異なってしまう。真空乾燥機か真空ではない乾燥機かによっても、対流する気体の有無の相違があり、熱輻射・熱伝導が効率に影響する。

　従って、配置位置（およびプレートの発熱特性ばらつき）によって最適な設定温度が異なる。このため、外部から各プレートの温度を測定して、目標温度（±１．０℃以内）に入るよう設定温度をリアルタイムで制御する。この結果をロギングすることで、加熱乾燥状態をたえずモニタすることができる。

　温度プローブ１５は長期間高精度を保つ必要があることから、最も信頼性の高い温度センサは白金測温抵抗体を用いるが、それに準じるものとして熱電対やサーミスタを適宜校正しながら使用することも可能である。

　発熱素子１３や温度プローブ１５は、プレート１１表面には乾燥させる対象物を載せるために、プレート１１の裏面に取り付ける。プレート１１の表面温度とこの温度プローブ１５による検出温度の差分はあらかじめ測定して校正係数を求めておき、制御・モニタ用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）に組み込んでおく。

　次に真空乾燥機の使用方法を説明する。真空乾燥機１００では、図８に示すようにホットプレート１０を、たとえば４枚ずつ３段に重ねて合計１２枚を使用する。そして、各ホットプレート１０上に針付き縫合糸を載せて１０×１０^２Ｐａ以下に減圧して６８℃を下限温度とし、６９℃を上限温度として加熱し、２４時間かけて乾燥する。

　減圧された真空チャンバ内で、ホットプレート１０に取り付けられた１３個の発熱素子１３に通電すると、各パワートランジスタが加熱され、ホットプレート１０の温度を上げる。

　各ホットプレート１０の設定温度を表示＆入力操作用ＰＣ４０から設定する。同じ温度にする場合は同じ値を設定するが、真空乾燥機自身が有するヒータによる影響を想定し、またホットプレート１０の表面温度ではなく乾燥対象物の温度が所望の温度になるよう周囲の影響を加味して、ホットプレート表面の温度を設定するために、ホットプレートごとに設定する。図１０（ａ）、（ｂ）では、６枚のホットプレート１０について、温度の変化を測定したものである。このホットプレート１０を動作させない場合（全ホットプレート１０に通電せず、真空乾燥機のヒータのみで加熱された場合）を図１０（ａ）に、ホットプレート毎の条件を考慮して温度の設定を変更して通電した場合の乾燥対象物付近の温度を図１０（ｂ）に示す。ホットプレート１０を動作させない場合は、ホットプレートの温度が上がりきった後、徐々に２～３℃低下し、かつ、ホットプレート相互間の温度差が常に約３℃（±１．５℃）あり、合計で５℃を越える温度差が生じている。これに対し、ホットプレート毎に温度の設定をして通電した場合はホットプレートの温度が上がりきった後、ほぼ一定の温度を保ち、常時約１℃（±０．５℃）の差に収まっている。

　なお、設定温度まで上昇するときにはホットプレート毎の温度の差が大きくなるのは、周囲の壁に埋め込まれた乾燥機自身が有するヒータの影響の差である。この差を縮めるためには、乾燥機のヒータの発熱量を小さくし、設定温度を低めにしてこまめに上げていく方法が考えられる。さらに、特許第３２７８８０７号（オムロン株式会社）の方法を用いると上昇時の温度差（温度勾配）が最小になるよう制御することも可能である。

　真空チャンバ内は減圧されているので、熱の対流による伝達は殆ど行われない。ホットプレート１０上には、縫合糸が付いた縫合針が載置されており、加熱することで、縫合糸に含浸されたＥＯＧを蒸発させる。蒸発したＥＯＧは、図示しない真空ポンプに吸引されて除去される。個々の発熱素子１３の温度は、電流を制御することで簡単にかつ高精度に制御できる。発熱素子１３に近接配置した温度センサ１４で、ホットプレート１０の温度を測定して個々の発熱素子１３を制御すると、ホットプレート１０の温度を所望の温度範囲に保つことができる。

　本発明によれば、１枚のホットプレート１０上の温度差は、±０．５℃にすることができた。そして、１２枚のホットプレート１０を３段に重ねた真空乾燥機全体でも、同じ温度差の±０．５℃にすることができた。

　本発明の制御装置２５は、複数のパワートランジスタからなる発熱素子１３について、近接配置された温度センサ１４により温度を測定し、それぞれの発熱素子１３ごとに流す電流値を制御することで、従来の真空乾燥機では出来なかった程度に温度差を小さくすることができた。これによって、ＥＯＧを含有するポリグリコール酸（ＰＧＡ）の縫合糸からＥＯＧを規定の濃度以下まで除去することができ、縫合糸を損傷することを防止することができた。

本発明のホットプレートの図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図である。 発熱素子と温度センサの取り付け部分を拡大した図で、（ａ）は下面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）はホットプレート全体の側面図である。 発熱素子を制御するブロック図である。 ホットプレートの中央に１個の発熱素子と１個の温度センサとを取り付けた場合で、（ａ）は配置を示す図、（ｂ）はホットプレートの温度分布状態を平面的に示す図、（ｃ）はホットプレートの長手方向に沿った多数の断面について温度の分布を測定した線図である。 本発明の第１実施例で、ホットプレートの中央に４個の発熱素子と４個の温度センサとを取り付けた場合であり、（ａ）は配置を示す図、（ｂ）はホットプレートの温度分布状態を平面的に示す図、（ｃ）はホットプレートの長手方向に沿った多数の断面について温度の分布を測定した線図である。 本発明の第２実施例で、ホットプレートに９個の発熱素子と９個の温度センサとを取り付けた場合であり、（ａ）は配置を示す図、（ｂ）はホットプレートの温度分布状態を平面的に示す図、（ｃ）はホットプレートの長手方向に沿った多数の断面について温度の分布を測定した線図である。 本発明の第３実施例で、ホットプレートに格子状に１３個の発熱素子と同じ数の温度センサとを取り付けた場合であり、（ａ）は配置を示す図、（ｂ）はホットプレートの温度分布状態を平面的に示す図、（ｃ）はホットプレートの長手方向に沿った多数の断面について温度の分布を測定した線図である。 ホットプレートを、複数枚所定の間隔を開けて積層して収容した真空乾燥機の図で、（ａ）はホットプレートの斜視図、（ｂ）は真空乾燥機の構成を示す斜視図である。 真空乾燥機のシステム全体のブロック図である。 真空乾燥機内の複数のホットプレートの温度が室温から設定温度に上昇する状態を示す線図で、（ａ）は、全ホットプレートに通電しない場合、（ｂ）は、ホットプレート毎に温度を設定して通電した場合である。

１０　　ホットプレート
１１　　プレート
１３　　発熱素子
１４　　温度センサ
１５　　温度プローブ
２０　　温度制御回路
２５　　制御装置
１００　真空乾燥機

Claims (8)

1. 　物体を加熱または乾燥させるため表面温度を上昇させて任意の温度に設定するホットプレートにおいて、
   　金属製のプレートに複数の発熱素子と、該発熱素子に近接して温度センサとを設け、
   　該温度センサから前記プレートの温度情報と設定したい温度とを比較して前記発熱素子の発熱量を制御する温度制御回路を各々の発熱素子に配置し、
   　前記ホットプレートの表面温度を所望の温度分布に設定可能としたことを特徴とするホットプレート。
2. 　前記ホットプレートの設定したい温度を該温度センサの位置ごとに設定できる設定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のホットプレート。
3. 　前記プレートの任意の位置にプレートの温度を測定できる温度プローブを前記温度センサと別個に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のホットプレート。
4. 　前記温度制御回路が、前記ホットプレートの温度を外部からリアルタイムに設定することができることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のホットプレート。
5. 　前記発熱素子がパワートランジスタであり、複数のパワートランジスタが前記ホットプレートの裏面に略均等な間隔で配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のホットプレート。
6. 　前記金属製のプレートがアルミニウム製であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のホットプレート。
7. 　請求項１から６のいずれかに記載のホットプレートを複数枚収容したことを特徴とする乾燥機。
8. 　請求項７に記載の乾燥機が前記複数のホットプレートを収容する真空チャンバを備えていることを特徴とする真空乾燥機。

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