JP4500905B2 - 被冷却加熱対象物の温度調節装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、簡易な手段で試験管やビーカー等に充填された被冷却加熱対象物の温度調節を行なう被冷却加熱対象物の温度調節装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の技術としては、一例として図5に示すような被冷却加熱対象物の温度調節装置がある。
これについて説明すれば、1は電源に接続されるリード線2を接続した熱電素子等でなる公知のサーモモジュールである。該サーモモジュール1は一方の素子面1aと他方の素子面1bを備え、電源からの電圧を印加すると該一方の素子面1aが冷却し又は加熱する。そして、他方の素子面1bがこれとは逆の作用をする。
【0003】
前記サーモモジュール1の一方の素子面1a又は他方の素子面1bには、熱伝導良く固定した放熱フィン3aを備えた放熱部材3を有している。前記サーモモジュール1の他方の素子面1b又は一方の素子面1aには熱交換器4を固定し、配備している。該熱交換器4はその出口側4aを一方及び他方の断熱チューブ5a、5bを介して断熱材容器6に接続している。該一方の断熱チューブ5aは熱交換器4から直接に該断熱材容器6に連結し、該他方の断熱チューブ5bはポンプ手段7を介して、該断熱材容器6に連結している。この断熱チューブ5a、5bは冷却又は加熱媒体としての空気等の気体若しくは水等の液体を前記熱交換器4内から前記断熱材容器6内に循環流送し、この断熱材容器6に挿置された液体等を充填した被冷却加熱対象物収容容器8を冷却又は加熱するものである。
尚、図中、9はファンである。
【0004】
また、従来の技術に於ける他の例としては、実公昭44−9098号公報に開示された冷却加熱装置の技術がある。
これについて説明すれば、熱電支持板で構成されたもので、熱交換媒体(例えば水)を流入、排出するように接合管を上部に設けた多角形楔状の内部熱交換器の各斜面へ該熱電支持板の負側面が熱伝導的に密着されている。外部熱交換容器は上記熱電支持板の密接面の反対にある外側面に熱伝導的に密着され、内部熱交換器と同一傾斜面を有する多角形の楔形状を有し、その先細の下部は閉塞されその反対側の上部は熱電対支持体及び内部熱交換器を挿入配置させるために開口状にしてあり、耐蝕性金属により接合個所を設けず一体的に形成したものである。外部熱交換容器内に上記内部熱交換器及び上記熱電対支持体を配設した後は、蓋へ導線及び接合管を貫通させ、且つ該蓋を外部熱交換容器の上部に覆設して密封された構成である。
【0005】
また、従来の技術に於ける他の別の例としては実公昭39−34031号公報に開示された温度調節装置の技術がある。
これについて説明すれば、ペルチェ効果を応用する熱電冷却素子の内側高温側と外部低温側にそれぞれ熱交換器を取着け、流入口から入れた冷却用空気または水等を高温側熱交換器を通過せしめ排出口に導くようにする。攪拌器及び電源接続端子を備え、この装置を温度調節を要する槽内に挿入し、槽内の気体または液体を低温側熱交換器を通るようにしたものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術は、叙上した構成であるので次の課題が存在した。
すなわち、図5に示す従来の技術によれば、サーモモジュール1を備えた熱交換器4側と被冷却加熱対象物収容容器8を挿置した断熱材容器6とが隔離配置されており装置を設置するスペースが拡大すると共に比較的高価な断熱チューブ5a、5bを配備しなければならない上に冷却又は加熱媒体が冷却又は加熱された気体又は液体であり温度伝達効率が低く、特に、上記断熱チューブ5a、5bと熱交換器4の出口4aの連結部及び上記断熱チューブ5a、5bと断熱材容器6の連結部等で媒体流過損が発生し、実用化に適しないという問題点があった。加えて、冷却又は加熱媒体を循環流送するためのポンプ手段7を備えること及び上記熱交換器4と断熱材容器6に断熱チューブ5a、5bを接続するための穿孔作業が必要となり、装置を設置するための工数等が大幅に増大するという弊害があった。
【0007】
上記、従来の技術に於ける実公昭44−9098号公報に開示された冷却加熱装置によれば、熱交換媒体、例えば水により外部熱交換容器の温度調節を図る装置であって、試験管又はビーカー等の被冷却加熱対象物収容容器の温度調節を行なうことができないという問題点があった。
【0008】
また、上記従来の技術に於ける実公昭39−34031号公報に開示された温度調節装置によれば、槽内の液体又は気体に熱電冷却素子を介装して直接に該液体又は気体自体の温度調節を図る技術であって、前述した実公昭44−9098号公報に開示された技術と同様に試験管又はビーカー等の被冷却加熱対象物収容容器の温度調節を行なうことができないという問題点があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る被冷却加熱対象物の温度調節装置は、叙上した従来の技術の問題点を解消すべく実用性の高いものでかつ、温度伝達効率を高めると共に製作工数を少なくして製作できるうえに、簡単な手段で試験管等に充填した被冷却加熱対象物の温度調節を行なうことができる技術を提供することを目的としたものであって、次の構成、手段から成立する。
【0010】
請求項1記載の発明によれば、電圧を印加すると一方の素子面が冷却又は加熱し、かつ他方の素子面が逆作用するサーモモジュールと、このサーモモジュールに隣接して配置した熱伝導容器とを備えた装置に於いて、該熱伝導容器が内部に被冷却加熱対象物収容容器の収容孔を単一若しくは複数個形成してなり、該収容孔に挿装される単一若しくは複数個の被冷却加熱対象物収容容器の外面と接触する略円筒型の有底金網部材と、該略円筒型の有底金網部材を挿置する熱交換容器とでなる構成に於いて、前記略円筒型の有底金網部材は周囲の全体が多数の鋼線を編組みしかつその表面に空洞部分を形成したことを特徴とする。
【0011】
請求項2記載の発明によれば、電圧を印加すると一方の素子面が冷却又は加熱し、かつ他方の素子面が逆作用するサーモモジュールと、このサーモモジュールに隣接して配置した熱伝導容器とを備えた装置に於いて、該熱伝導容器が内部に被冷却加熱対象物収容容器の収容孔を単一若しくは複数個形成してなり、該収容孔に挿装される単一若しくは複数個の被冷却加熱対象物収容容器の外面と接触する有底襞付略円筒型金属部材と、該有底襞付略円筒型金属部材を挿置する熱交換容器とでなる構成に於いて、前記有底襞付略円筒型金属部材はその外表面に軸長方向に襞を一連に形成しかつ該襞の相互間に隣接して溝を形成し及びその内周襞面に複数個の突片を軸長方向に延在させかつ中心方向に突出させて成形したことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る被冷却加熱対象物の温度調節装置に於ける実施の形態について添付図面に基づき、詳細に説明する。
【0013】
図1は、本発明に係る被冷却加熱対象物の温度調節装置の実施の形態を示す要部を断面した構成図である。
10はリード線11を介して電源制御部12から電圧を印加すると、一方の素子面10aが冷却し又は加熱し、他方の素子面10bがその逆作用をするサーモモジュールであって、ペルチェ効果を備えた熱電素子モジュール、いわゆるペルチェ素子モジュール、各種の熱電素子等で構成される。このサーモモジュール10の一方の素子面10aは放熱フィン13aを形成した放熱板13を固定している。また、該サーモモジュール10の他方の素子面10aは、試験管、ビーカー、シャーレ又はバイヤル瓶等各種瓶類若しくはプラスチック製容器でなる被冷却加熱対象物収容容器14を挿置可能ならしめる熱伝導容器15を隣接固定している。13cは、前記放電板13の放熱フィン13aを強制空冷するためのファンであり、別置したモータ(図示せず)で回転駆動される。
【0014】
上記被冷却加熱対象物収容容器14は例えば、遺伝子組換えDAN実験試料やその他実験試料又は薬液、調整剤等各種の粉体若しくは液体の充填物質を充填している。該被冷却加熱対象物収容容器14としてのビーカーは、化学実験器具の一つであって、例えば、平底円筒形で開口部が広く、注ぎ口のある硬質ガラス製容器である。
【0015】
前記熱伝導容器15は、有底の四角筒体や円筒体等で構成され内部に前記被冷却加熱対象物収容容器14を挿置するための収容孔15aを形成している。そして、該熱伝導容器15は、熱交換容器16及び熱伝導部材17を組合せて構成されている。該熱伝導部材17は、後述するように例えば図2及び図3(a)(b)に示すように熱伝導性の高い略円筒型の有底金網部材17aや有底熱伝導性ゲル材(図示せず)で構成する。そして、この略円筒型の有底金網部材17aや有底熱伝導性ゲル材又は図4(a)に示すように襞付略円筒型金属部材を前記熱交換容器16又は前記熱伝導容器15の内部若しくは内側に形成した収容孔15aに密着して挿置する。
尚、上記金網部材等は無底であっても差支えない。
【0016】
また、前記熱交換容器16はアルミニューム(Al)、銅(Cu)等で成形した金属容器であって、前記熱伝導容器15の一部を構成しており該熱伝導容器15と略同一形状となる。
而して、前記熱伝導容器15ないし前記熱交換容器16は単一の装置枠体18に固定されている。
尚、前記放熱板13は前記単一の装置枠体18に支持杆13bにより固定する。また、前記電源制御部12を前記単一の装置枠体18に固定すると共に、該熱伝導容器15又は熱交換容器16に隣接固定することにより装置をコンパクト化するこができる。更に、単一の装置枠体18等にキャスタ等の部品を装着することにより可動式被冷却加熱対象物の温度調節装置を実現できる。
【0017】
前記熱伝導容器15は、いわゆる良熱伝導金属ブロックを構成するものであって、上記のように熱交換容器16及び熱伝導部材17を組合せる以外に該熱交換容器16のみで構成し、これに例えば、収容孔15aを形成し、この収容孔15a内に上記略円筒型金網部材17aや上記襞付略円筒型金属部材17bを挿置して構成してもよい。
【0018】
然るに、図2に示す他の実施の形態のように良熱伝導金属ブロックとしての熱交換容器はその本体16aに、複数個又は多数個の断面が略円形又は四角形の形状を有する収容孔15a、15a…を形成し、この各収容孔15a、15a…内に、この断面形状と略同形状を有する前記金網部材17aや前記襞付金属部材17bを挿置するとよい。このように構成すれば、当該金網部材17a又は当該襞付金属部材17bの表面(外面)17c又は襞17dが前記収容孔15aを形成した本体16aの内壁面16bと密着し、該熱交換容器の本体16aからの冷却又は加熱に伴う熱伝導を効率良く行う特徴を有する。
そして、前記熱交換容器の本体16aは単一装置枠体18に図2に示すように、例えば、縦置型として固定されている。尚、該熱交換容器の本体16aや前記熱伝導容器15は該単一装置枠体18に横置型として固定しても差支えない。
尚、図1に於いて、19は温度計等を備えた温度検出部又は温度センサであって、熱伝導容器15に埋設してあり、熱伝導部材17の温度を計測し、目視又は電源制御部12等により検出し被冷却加熱対象物収容容器14を所定の恒温度に制御する。
【0019】
図3は、本発明に係る被冷却加熱対象物の温度調節装置に構成した熱伝導部材17の一例としての有底金網部材17aの全体形状を示す図であって、(a)は斜視図、(b)は(a)の矢視A−A線方向からみた側面図である。
該有底金網部材17aは、例えば、図示するように有底の略円筒型の形状を備え、周囲の全体が多数の鋼線を編組みすることや格子状金属網部材等伝導性の良好な金属線体を略円筒形又は略四角筒形等に囲僥して成形する。このように構成したので、該有底金網部材17の表面17cに空洞部分を形成し、この空洞部分を介在させることによりサーモモジュール10から伝導される冷却又は加熱気流を流過させ、該有底金網部材17の略中心軸方向に形成した収容孔17eに挿置した前記被冷却加熱対象物収容容器14の表面に効率良く熱伝導を行う。そして、該被冷却加熱対象物収容容器14内に充填されている充填物質、すなわち、遺伝子組換えDAN実験試料等を例えば、3(℃)〜45(℃)の範囲内の所定の温度を特定し、恒温度として一定温度に制御し、充填物質の長期保存に耐えるようにしまたその品質劣化を防止することができる。尚、充填物質又は被冷却加熱対象物収容容器14の温度は前述したように温度検出器19により検出する。
【0020】
図4は、本発明に係る被冷却加熱対象物の温度調節装置に構成した熱伝導部材17の他の例としての有底襞付略円筒型金属部材17bの全体形状を示す図であって、(a)は斜視図、(b)は(a)の矢視B−B線方向からみた側面図である。
該有底襞付略円筒型金属部材17bはその外表面に軸方向に凹凸状部を軸長方向に形成し、いわゆる襞17d、17d…を一連に形成している。そして該襞17d、17d…の相互間は隣接して溝17g、17g…を形成している。このように該有底襞付略円筒型金属部材17bを構成したので、該有底襞付略円筒型金属部材17bを図1及び図2に示す前記熱交換容器の本体16aの収容孔15aに挿置した際、前記襞17d、17d…が熱交換容器16又は該熱交換容器16の本体16aの内壁面16bに喰込むように密着し、熱伝導効率を高めることができる。
【0021】
また、上記襞17d、17d…間に形成した溝17g、17g…を貫通孔に変形実施することができる。この場合、この貫通孔内にサーモモジュール10から伝導される冷却又は加熱気流を流過させ熱伝導の効率化を更に向上させる。
そして、上記有底襞付略円筒型金属部材17bの内周部は、前記被冷却加熱対象物収容容器14を挿入する収容孔17fを形成している。
【0022】
更に、前記有底襞付略円筒型金属部材17bの収容孔17f、つまり該有底襞付略円筒型金属部材17bの内周襞面には複数個の突片17h、17h…を中心方向に突出させると共に軸長方向に延在させて一体成形している。而して、上記被冷却加熱対象物略収容容器14を収容孔17f内に挿置し、当該突片17h、17h…を該被冷却加熱対象物収容容器14の外表面に押付け挟持される。従って、該有底襞付略円筒型金属部材17bと該被冷却加熱対象物収容容器14とが完全に密着状態となり、熱伝導効率を更に向上させる。
【0023】
次に、本発明に係る被冷却加熱対象物の温度調節装置に於ける実施の形態の動作等を説明する。
【0024】
上記熱伝導容器15の収容孔15aに例えば、遺伝子組換えDAN実験試料やその他実験試料又は薬液、調整剤等各種の粉体若しくは液体の充填物質を充填した上記被冷却加熱対象物収容容器14を挿置する。そして、前記電源制御部12を動作し、電圧をリード線11、11を経由してサーモモジュール10の両端に印加する。これにより、該サーモモジュール10は一方の素子面10aが冷却し又は加熱しかつ他方の素子面10bがその逆作用をする。然るに、充填物質が所定温度例えば、15(℃)より低い場合、サーモモジュール10の動作で他方の素子面10bを加熱する。また、該充填物質が所定温度例えば、15(℃)より高い場合、該サーモモジュール10の動作で他方の素子面10bを冷却する。これを交互に繰返えすことによりこのように充填物質を恒温状態に保持する。一方、放熱板13は放熱フィン13aにより熱放出を行う。また、ファン13cにより該放熱フィン13aを強制空冷する。
【0025】
而して、上記サーモモジュール10からの冷却又は加熱温度を熱流として次段の熱伝導容器15及び被冷却加熱対象物収容容器14に熱伝導をする。而して、温度検出器19により適時に熱伝導部材17の温度値を計測したこのデータを上記温度制御部等で表示し操作者の監視を図る。
このようにして前述した該被冷却加熱対象物収容容器14に充填した遺伝子組換えDAN実験試料やその他実験試料又は薬液、調整剤等各種の粉体若しくは液体の充填物質を所定の恒温に長年月又は長時間保存保持して、具体的実験設備を使用する際、実験作業等を行なう。
尚、上記電源制御部12にマイコン機能やその他自動コントロール機能を具備することにより被冷却加熱対象物収容容器14等の自動恒温システムとすることができる。
【0026】
【発明の効果】
請求項1の記載の発明によれば、電圧を印加すると一方の素子面が冷却又は加熱し、かつ他方の素子面が逆作用するサーモモジュールと、このサーモモジュールに隣接して配置した熱伝導容器とを備えた装置に於いて、該熱伝導容器が内部に被冷却加熱対象物収容容器の収容孔を単一若しくは複数個形成してなり、該収容孔に挿装される単一若しくは複数個の被冷却加熱対象物収容容器の外面と接触する略円筒型の有底金網部材と、該略円筒型の有底金網部材を挿置する熱交換容器とでなる構成に於いて、前記略円筒型の有底金網部材は周囲の全体が多数の鋼線を編組みしかつその表面に空洞部分を形成したことを特徴とする被冷却加熱対象物の温度調節装置を提供する。
このような構成としたので、前記空洞部分を介在させることによりサーモモジュールから伝導される冷却又は加熱気流を流過させ、前記略円筒型の有底金網部材の略中心軸方向に形成した収容孔に挿置した前記被冷却加熱対象物収容容器の表面に効率良く熱伝導を行うことができ該被冷却加熱対象物収容容器内に充填されている充填物質、すなわち、遺伝子組換えDAN実験試料等を例えば、3(℃)〜45(℃)の範囲内の所定の温度を特定し、恒温度として一定温度に制御し、充填物質の長期保存に耐えるようにしまたその品質劣化を防止することができるという効果がある。
【0027】
請求項2の記載の発明によれば、電圧を印加すると一方の素子面が冷却又は加熱し、かつ他方の素子面が逆作用するサーモモジュールと、このサーモモジュールに隣接して配置した熱伝導容器とを備えた装置に於いて、該熱伝導容器が内部に被冷却加熱対象物収容容器の収容孔を単一若しくは複数個形成してなり、該収容孔に挿装される単一若しくは複数個の被冷却加熱対象物収容容器の外面と接触する有底襞付略円筒型金属部材と、該有底襞付略円筒型金属部材を挿置する熱交換容器とでなる構成に於いて、前記有底襞付略円筒型金属部材はその外表面に軸長方向に襞を一連に形成しかつ該襞の相互間に隣接して溝を形成し及びその内周襞面に複数個の突片を軸長方向に延在させかつ中心方向に突出させて成形したことを特徴とする被冷却加熱対象物の温度調節装置を提供する。
このような構成としたので、前記有底襞付略円筒型金属部材を前記熱交換容器の本体の収容孔に挿置した際に前記襞が熱交換容器又は該熱交換容器の本体の内壁面に喰込むように密着し、熱伝導効率を高め併せてサーモモジュールから伝導される冷却又は加熱気流を溝内に流過させ熱伝導の効率化を更に向上させるという効果がある。また前記複数個の突片を前記被冷却加熱対象物収容容器の外表面に押付け挟持するので、該有底襞付略円筒型金属部材と該被冷却加熱対象物収容容器とが完全に密着状態となり、熱伝導効率を更に向上させるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る被冷却加熱対象物の温度調節装置の実施の形態を示す要部を断面した構成図である。
【図2】本発明に係る被冷却加熱対象物の温度調節装置の別の実施の形態を示す要部を断面した拡大構成図である。
【図3】本発明に係る被冷却加熱対象物の温度調節装置に使用する熱伝導部材としての略円筒型金網部材の図面であって、(a)は斜視図、(b)は(a)の矢視A−A線方向の側面図である。
【図4】本発明に係る被冷却加熱対象物の温度調節装置に使用する熱伝導部材としての襞付略円筒型金属部材の図面であって、(a)は斜視図、(b)は(a)の矢視B−B線方向の側面図である
【図5】従来の技術に於ける被冷却加熱対象物の温度調節装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 サーモモジュール
1a 一方の素子面
1b 他方の素子面
2 リード線
3 放熱部材
3a 放熱ファン
4 熱交換器
4a 熱交換器の出口側
5a 一方の断熱チューブ
5b 他方の断熱チューブ
6 断熱材容器
7 ポンプ手段
8 被冷却加熱対象物収容容器
9 ファン
10 サーモモジュール
10a 一方の素子面
10b 他方の素子面
11 リード線
12 電源制御部
13a 放熱フィン
13b 支持杆
13c ファン
13 放熱板
14 被冷却加熱対象物収容容器
15 熱伝導容器
15a 熱伝導容器の収容孔
16 熱交換容器
16a 熱交換容器の本体
17 熱伝導部材
17a 有底金網部材
17b 襞付略円筒型金属部材
17c 襞付略円筒型金属部材の表面
17d 襞付略円筒型金属部材の襞
18 装置枠体
Claims (2)
- 電圧を印加すると一方の素子面が冷却又は加熱し、かつ他方の素子面が逆作用するサーモモジュールと、このサーモモジュールに隣接して配置した熱伝導容器とを備えた装置に於いて、該熱伝導容器が内部に被冷却加熱対象物収容容器の収容孔を単一若しくは複数個形成してなり、該収容孔に挿装される単一若しくは複数個の被冷却加熱対象物収容容器の外面と接触する略円筒型の有底金網部材と、該略円筒型の有底金網部材を挿置する熱交換容器とでなる構成に於いて、前記略円筒型の有底金網部材は周囲の全体が多数の鋼線を編組みしかつその表面に空洞部分を形成したことを特徴とする被冷却加熱対象物の温度調節装置。
- 電圧を印加すると一方の素子面が冷却又は加熱し、かつ他方の素子面が逆作用するサーモモジュールと、このサーモモジュールに隣接して配置した熱伝導容器とを備えた装置に於いて、該熱伝導容器が内部に被冷却加熱対象物収容容器の収容孔を単一若しくは複数個形成してなり、該収容孔に挿装される単一若しくは複数個の被冷却加熱対象物収容容器の外面と接触する有底襞付略円筒型金属部材と、該有底襞付略円筒型金属部材を挿置する熱交換容器とでなる構成に於いて、前記有底襞付略円筒型金属部材はその外表面に軸長方向に襞を一連に形成しかつ該襞の相互間に隣接して溝を形成し及びその内周襞面に複数個の突片を軸長方向に延在させかつ中心方向に突出させて成形したことを特徴とする被冷却加熱対象物の温度調節装置。
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