JPH05305243A - 恒温槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 試料室内の温度分布が均一で温度のゆらぎが
小さく、時間応答性が優れ、エネルギロスの少ない恒温
槽を提供する。 【構成】 内部に試料室(18)を形成した内容器(2) を外
容器(1) の内側に配置し、内容器(2) の内側および内容
器(2) と外容器(1) の間にそれぞれ気体の流路(19)を形
成し、外容器(1) の内側に、ヒータ(22)、ならびに内容
器(2) の内側および内容器(2) と外容器(1) の間の流路
(19)を通して気体を循環させる混合攪拌循環用ファン(2
8)を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、理化学的測定分析機
器、とりわけ力学的、熱機械的ならびに分光学的測定分
析機器の中で用いられる恒温槽に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような恒温槽として、従来、表面
が金属板で補強されたレンガなどの断熱材料から構成さ
れる壁体が２個組合わされ、これらの組合わせ部分に試
料室空間が形成されたものがよく知られており、これに
は外部気流温調型のものと内部熱源型のものがある。

【０００３】外部気流温調型の恒温槽の場合、２個の壁
体の組合わせ部分に気体導入口が形成されている。そし
て、温度調節された大量の気体（たとえば空気）が気体
導入口から試料室空間内に吹きこまれて外部に排出され
る。

【０００４】内部熱源型の恒温槽の場合、壁体の内部に
加熱用の固体発熱体が設けられ、試料室空間内に気体攪
拌用の小型ファンならびに必要に応じて気流調整用の邪
魔板が配置されている。そして、壁体の内部または試料
室空間内の試料の近傍に配置した熱電対による温度検出
値に基づいて発熱体を制御することにより、試料室空間
内の温度制御が行なわれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この種の恒温槽には、
試料室内の温度分布が均一で温度のゆらぎが小さいこ
と、時間応答性が優れていること、ならびにエネルギロ
スの少ないことが要求される。ところが、従来の前記２
種類の恒温槽には、次のような問題があり、上記の要求
を同時に満たす恒温槽は従来見られなかった。。

【０００６】外部気流温調型の恒温槽の場合、排出され
る気体の温度が供給される気体の温度より低いというこ
とは、試料室内の温度分布にかなりの差があるというこ
とであるから、温度分布を均一にするには、目標温度に
近い大量の気体を試料室内に供給し、ほとんど同一温度
のまま排出しなければならない。このため、エネルギロ
スがきわめて大きく、また、大型コンプレッサのような
大量気流発生装置を必要とする。また、次々と新しく供
給される気体そのものを目標温度まで加熱あるいは冷却
しなければならないが、このような大量の気体の精密な
温度制御はきわめて困難であり、試料室内の温度にかな
りのゆらぎが生じる。

【０００７】内部熱源型の恒温槽の場合、発熱体を試料
室表面に配置すると試料室内の温度分布が均一でなくな
るという問題があるので、壁体のある程度内部に発熱体
が複数個分散して配置された構造が採用されるが、この
ような構造では、発熱体から壁体内部の熱伝導過程を経
て最終的に試料室内の気体の加熱がおこるまでにかなり
の時間遅れがあり、このことがこの型の恒温槽の時間応
答性をきわめて悪くしている。

【０００８】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
試料室内の温度分布が均一で温度のゆらぎが小さく、時
間応答性が優れ、エネルギロスの少ない恒温槽を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明による恒温槽
は、内部に試料室が形成された内容器が外容器の内側に
配置されて、内容器の内側および内容器と外容器の間に
それぞれ気体の流路が形成されており、外容器の内側
に、熱源、ならびに内容器の内側および内容器と外容器
の間の流路を通して気体を循環させる混合攪拌循環用フ
ァンが設けられているものである。

【００１０】外容器の壁の少なくとも一部が、真空二重
壁または金属薄板の多重構造壁であることがある。

【００１１】外容器の内側に高温の気体および／または
低温の気体もしくは液体を供給する手段が設けられてい
ることがある。

【００１２】

【作用】外容器内に熱源が内蔵され、熱源により温度調
節された気体が内容器内の試料室に通されるので、時間
応答性が良く、しかもこの気体が外容器内を循環させら
れるので、温度のゆらぎが小さく、エネルギロスも小さ
い。しかも、試料室が形成された内容器と外容器との間
に気体の流路が形成され、この流路と試料室内を通して
気体が循環させられるので、試料室の内外の温度差が小
さく、試料室内の温度分布が均一になる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。

【００１４】図１および図２は第１実施例を示し、図１
は恒温槽の全体構成、図２は恒温槽の電気的構成の１例
を示している。なお、第１実施例の説明において、図１
の左側を前、右側を後とし、同図の上下を上下とする。

【００１５】第１実施例の恒温槽(A) は、光学的測定用
に適したものであり、水平円筒状の外容器(1) と内容器
(2) を備えている。

【００１６】外容器(1) は、前後両端が開口した前部筒
体(3) 、その後端部にスリーブ(4)によって連結された
前端が開口した後部筒体(5) 、および前部筒体(3) の前
端開口を塞ぐ蓋(6) より構成されている。

【００１７】前後の筒体(3)(5)はたとえばステンレス鋼
製であり、これらの周壁(3a)(5a)は二重壁となってい
る。前部筒体(3) の前寄りの部分に、周壁(3a)の上下対
称２箇所を上下に貫通する穴が形成され、これらの穴に
溶融石英ガラス板(7) を備えた筒状の光線透過窓(8) が
外側から内方突出状にはめ止められている。後部筒体
(5) の内側にこれと同形状の熱線反射筒(9) が若干の間
隔をあけて取付けられ、後部筒体(3) の外面（後面）に
セラミック板(10)が若干の間隔をあけて取付けられてい
る。蓋(6) の外面（前面）に、把手(11)が設けられてい
る。蓋(6) の内面（後面）に設けられたロッド(12)の先
端に試料保持具(13)が設けられており、保持具(13)に保
持される試料(14)の近くに熱電対を使用した温度センサ
(15)が設けられている。また、ロッド(12)には、蓋(6)
と若干の間隔をあけて熱線反射板(16)が取付けられてい
る。

【００１８】内容器(2) は、たとえばアルミニウムによ
り前後両端が開口した円筒状に形成され、外容器(1) 内
の中心に配置されて、前述の光線透過窓(8) および複数
の支柱(17)によって前部筒体(3) に支持されている。光
線透過窓(8) は、内容器(2)の前寄りの部分の周壁の上
下２箇所を貫通して、これを支持している。内容器(2)
内に気体の流路となる試料室(18)が形成され、内容器
(2) と外容器(1) の周壁(3a)(5a)との間に環状の気体流
路(19)が形成されている。蓋(6) が外容器(1) の前部筒
体(3) に取付けられた状態で、試料保持具(13)が内容器
(2) 内に前から進入し、試料(14)が上下の光線透過窓
(8) の間に位置するようになっている。そして、この試
料保持具(13)より少し後側の内容器(2) 内の中央部に、
邪魔板(20)が設けられている。邪魔板(20)と内容器(2)
の周壁との間には、適当な間隔が保持されている。内容
器(2) の後端部に連続するように円筒状のセラミック製
ボビン(21)が取付けられており、その周囲に熱源である
ニクロムコイルヒータ(22)が巻かれている。

【００１９】外容器(1) の後端に固定されたセラミック
板(10)の後面に複数の支柱(23)を介して電動モータ(24)
が取付けられており、そのモータ軸(25)に継手(26)を介
してファン駆動軸(27)が連結されている。ファン駆動軸
(27)はセラミック板(10)、後部筒体(5) の後端壁および
熱線反射筒(9) の中心部を貫通してボビン(21)の内部ま
でのびており、その先端部にスクリュー型のファン(28)
が固定されている。

【００２０】図２において、温度センサ(15)の出力はア
ンプ(29)を介してＰＩＤ制御式コントローラ(30)に入力
する。コントローラ(30)はマイクロプロセッサなどを備
えており、ソリッドステートリレー(31)を介してヒータ
(22)をオン・オフ制御する。

【００２１】上記の恒温槽(A) において、ファン(28)は
モータ(24)によって一定方向に一定速度で回転させられ
ている。これにより、外容器(1) 内の空気が試料室(18)
と流路(19)を通って循環させられる。この例では、試料
室(18)が往路、流路(19)が復路となっており、空気は試
料室(18)内を前向きに、流路(19)内を後向きに流れる。
そして、コントローラ(30)が温度センサ(15)の出力に基
づいてヒータ(22)をオン・オフ制御することにより、恒
温槽(A) 内の温度制御が行なわれる。この恒温槽(A) に
は、コイルヒータ(22)が内蔵されているので、気流との
熱交換が良く、供給熱量の制御も容易であり、このヒー
タ(22)により加熱された空気が試料室(18)に通されるの
で、時間応答性が良く、しかもこの空気が外容器(1) 内
を循環させられるので、温度のゆらぎが小さく、外部へ
の排気に伴うエネルギロスがないため、全体のエネルギ
ロスも小さい。しかも、試料室(18)が形成された内容器
(2) と外容器(1) との間に流路(19)が形成され、この流
路(19)と試料室(18)内を通して空気が循環させられるの
で、試料室(18)の内外の温度差が小さく、試料室(18)内
の温度分布が均一になる。

【００２２】なお、外容器(1) は完全に密閉されたもの
ではなく、外部との間に若干の空気の流通があるもので
よい。

【００２３】次に、上記の恒温槽(A) を使用して行なっ
た性能試験の結果について説明する。なお、試験に使用
した恒温槽(A) の外容器(1) の内径は１０．５cm、内容
器(2) はアルミニウム板製で、板厚は１．５mm、内容器
(2) の外径は８．０cm、前後長さは１０．０cm、試料室
(18)の内容積は約５２０ml、ファン(28)の送風量は約
０．１３ｍ³ ／min である。

【００２４】まず、上記の恒温槽(A) を使用して、次の
ような時間応答性試験を行なった。すなわち、室温から
２００℃まで設定値１０℃／min で昇温制御を行ない、
２００℃到達後は２００℃の一定温度に保持する一定温
度制御を行ない、昇温時の温度を測定し、２００℃到達
後のオーバシュート値を記録し、２００℃到達後２〜５
分間の温度の最大値と最小値を記録して温度のゆらぎを
求めた。なお、ゆらぎは、目標温度到達後２〜３分の間
が最も大きい。試験の結果、１０℃／min の昇温が可能
であった。そして、２００℃での使用電力は約２７０Ｗ
であり、２００℃に達した後のオーバシュート値は２０
２．３℃、２００℃到達後２〜５分の間の温度のゆらぎ
は１９９．８〜２００．７℃であった。これは、光学分
野および分光学分野での測定用に十分な性能である。

【００２５】また、上記の恒温槽(A) を使用して、次の
ような温度分布の均一性の試験を行なった。すなわち、
試料室(18)内の試料(14)の中央から上方へ０．５cmの点
を基準点、基準点から後方へ３cm離れた点を比較点と
し、これらの点に温度センサを配置した。そして、５０
℃以下の温度から１００℃以上の温度まで３℃／min の
速度で昇温制御を行ない、基準点の温度が７０℃〜１０
０℃の範囲で約１０℃おきに各点の温度を測定し、比較
点の温度測定値と基準点の温度測定値の差を求めた。試
験の結果、比較点と基準点の温度測定値の差は＋０．５
〜＋０．７℃で、かなり小さく、均一性は良好であっ
た。

【００２６】このような試験結果からも明らかなよう
に、第１実施例の恒温槽は、構造が比較的簡単であるに
もかかわらず、温度分布の均一性、温度のゆらぎ、時間
応答性およびエネルギロスの全ての点において優れてお
り、種々の用途に使用することができる。

【００２７】図３〜図７は第２実施例を示し、図３〜図
５は恒温槽の全体構成、図７は恒温槽の電気的構成の１
例を示している。なお、第２実施例の説明において、図
３および図４の左側を前、右側を後とし、図４の上下を
上下とする。また、前から見た左右すなわち図５の左右
を左右とする。

【００２８】図３〜図５に示すように、適当なベース(4
0)上に複数の支柱(41)を介して水平な台(42)が支持され
ており、この台(42)の上に恒温槽(B) の外容器(43)が設
けられている。外容器(43)は、台(42)に支持された後部
箱体(44)と、箱体(44)の左側前面に水平に取付けられて
前方にのびた前部筒体(45)とから構成されている。箱体
(44)は、左右方向に長い直方体状をなす。筒体(45)はた
とえばステンレス鋼により後端が開口した円筒状に形成
されており、その前端壁(45a) および周壁(45b) は真空
二重壁となっている。そして、筒体(45)の後端開口部
が、箱体(44)の前壁(44a) に着脱可能に取付けられてい
る。箱体(44)に取付けられた筒体(45)の中間部は、台(4
2)の上に設けられたＶ字状のブロック(86)に支持されて
いる。筒体(45)の内側の箱体(44)の前壁(44a) に、筒体
(45)と同心の円形開口(46)が形成されている。そして、
外容器(43)内に、開口(46)を通って筒体(45)内と箱体(4
4)内に跨るように、内容器(47)が配置されている。

【００２９】内容器(47)は、開口(46)の部分から筒体(4
5)内を前方に水平にのびた前側部分(48)と、開口(46)の
すぐ後方において前側部分(48)の後端から箱体(44)内を
右側に水平にのびた後側部分(49)とからなり、上から見
てＬ字状をなす。前側部分(48)は、後端が開口した直方
体状をなし、その内部が試料室(50)となっている。前側
部分(48)の左右幅は、高さに比べて大きく、しかも開口
(46)の直径とほぼ等しい。このため、前側部分(48)と開
口(46)の上下両縁部との間に、間隔があいている。前側
部分(48)と筒体(45)の前端壁(45a) および周壁(45b) と
の間に空間が形成され、これが気体の往路の一部を構成
する流路(51)となっている。また、前側部分(48)の左右
両側壁(48a) の前部および前端壁(48b) にそれぞれ複数
の気体流通穴(52)が形成されている。後側部分(49)も直
方体状をなし、その左側前面において前側部分(48)と連
通している。後側部分(49)の高さは前側部分(48)の高さ
と等しく、後側部分(49)の前後幅も高さに比べて大きく
なっている。後側部分(49)の上下左右および後側に、箱
体(44)の壁との間に空間が形成され、これが気体の往路
の一部を構成する流路(53)となっている。そして、筒体
(45)内の流路(51)と箱体(44)内の流路(53)は、内容器(4
7)の上下の開口(46)の部分によって連通させられてい
る。また、前側部分(48)内の試料室(50)と後側部分(49)
の内部空間が気体の復路を構成している。

【００３０】内容器(47)内に、試料室(50)内の前部にお
いて試料(54)の前端部を保持する左右１対の試料保持棒
(55)とこの試料(54)の後端部を保持してこれに荷重を加
えるための試料操作棒(56)が配置されている。これらの
棒(55)(56)は、箱体(44)の後壁(44b) と内容器後側部分
(49)の後壁(49a) を貫通して前側部分(48)内に挿入され
ている。また、試料室(50)内の試料(54)の近傍に、熱電
対を使用した温度センサ(57)が配置されている。なお、
前側部分(48)の上半部は開閉可能となっており、筒体(4
5)を箱体(44)から取外した状態で、前側部分(48)の上半
部を開くことにより、試料(54)の着脱ができるようにな
っている。

【００３１】内容器後側部分(49)の後壁(49a) の外面の
右側部分に、右側面だけが開口した直方体状のファンケ
ース(58)が一体状に形成されており、その中にシロッコ
ファン(59)が設けられている。箱体(44)の後方の台(42)
の上に電動モータ(60)が前向きに支持されており、その
モータ軸(61)が箱体(44)の後壁(44b) およびファンケー
ス(58)の後壁(58a) を貫通してファン(59)に連結されて
いる。内容器後側部分(49)の後壁(49a) には、ファン(5
9)の中心部に対応して、後側部分(49)内とファンケース
(58)内を連通する円形開口(62)が形成されている。

【００３２】箱体(44)内の右側部分には内容器後側部分
(49)との間に加熱室(63)が形成されており、この加熱室
(63)内に配置されたセラミックボビン(64)に熱源である
ニクロムコイルヒータ(65)が巻かれている。

【００３３】内容器後側部分(49)とファンケース(58)の
間の開口(62)の部分に、加熱ガス供給チューブ(66)と冷
却ガス供給チューブ(67)の先端部が臨ませられている。
これらのチューブ(66)(67)は、外容器(43)の外部から箱
体(44)の前壁(44a) と内容器後側部分(49)の前壁(49b)
を貫通して開口(62)の部分まで導かれている。

【００３４】図示は省略したが、加熱ガス供給チューブ
(66)は外容器(43)の外部においてパイプヒータを介して
エアポンプに接続されている。

【００３５】台(42)の下のベース(40)上に真空二重壁を
有する液体窒素容器(68)が配置され、この容器(68)に設
けられたポンプ(69)に冷却ガス供給チューブ(67)が接続
されている。ポンプ(69)は、上端部が台(42)の下面に固
定されて容器(68)内に垂下した垂直筒状のケーシング(7
0)を備えている。ケーシング(70)の下端部には他の部分
より直径が大きくなった短円筒部(70a) が形成されてお
り、その詳細が図６の部分切欠き底面図に示されてい
る。短円筒部(79a) の下壁の中央部に吸込口(71)が、上
壁に吐出口(72)が形成されている。ケーシング(70)内に
駆動軸(73)が通されており、短円筒部(70a) 内の駆動軸
(73)の下端部にタービン型ファン(74)が固定されてい
る。また、短円筒部(70a) 内のファン(74)の周囲に、邪
魔板(75)が設けられている。容器(68)の上方の台(42)の
上に複数の支柱(76)を介して回転速度制御が可能な電動
モータ(77)が下向きに支持されており、そのモータ軸(7
8)に駆動軸(73)の上端部が継手(79)を介して連結されて
いる。冷却ガス供給チューブ(67)は、短円筒部(70a) の
吐出口(72)に接続され、容器(68)の上の台(42)の部分を
貫通して恒温槽(B) に導かれている。そして、台(42)と
外容器(43)の間のチューブ(67)の部分には、断熱カバー
(80)が施されている。なお、このチューブ(67)は、液体
窒素の流れに適当な抵抗を与えるように、少なくともそ
の一部の断面積が適当に小さくなっている。

【００３６】図７において、温度センサ(57)の出力はア
ンプ(81)を介して加熱用ＰＩＤ制御式コントローラ(82)
および冷却用ＰＩＤ制御式コントローラ(83)に入力す
る。２つのコントローラ(82)(83)は、たとえば同一のマ
イクロプロセッサによって構成されている。加熱用コン
トローラ(82)は、ソリッドステートリレー(84)を介して
加熱室(63)内のヒータ(65)をオン・オフ制御する。冷却
用コントローラ(83)は、モータ駆動回路(85)を介してモ
ータ(77)の回転速度を制御し、これにより、ポンプ(69)
の吐出量が制御される。なお、図示は省略したが、加熱
式コントローラ(82)は、他のソリッドステートリレーを
介して、加熱ガス供給チューブ(66)のパイプヒータを制
御するようにもなっている。

【００３７】この恒温槽(B) においても、ファン(59)は
モータ(60)によって一定方向に一定速度で回転させられ
ている。これにより、恒温槽(B) 内の気体が加熱室(6
3)、流路(53)(51)および試料室(50)を通って循環させら
れる。すなわち、まず、ファン(59)の回転により、内容
器後側部分(49)内の気体が開口(62)からファン(59)に吸
込まれ、放射方向外側に吹出される。ファン(59)から放
射方向外側に吹出された気体はファンケース(58)の右側
開口から加熱室(63)に流れ、加熱室(63)から箱体(44)内
の内容器後側部分(49)の上下および後側の流路(53)を左
側に流れ、内容器(47)の上下の開口(46)の部分を通って
筒体(45)内の内容器前側部分(48)の上下左右の流路(51)
を前側に流れ、気体流通穴(52)から試料室(50)内に入
る。試料室(50)内に入った気体は、ここを後側に流れ
て、後側部分(49)内に入り、ここを右側に流れて、開口
(62)からファン(59)に吸込まれ、上記同様に循環する。

【００３８】加熱室(63)内のヒータ(65)による恒温槽
(B) の加熱を行なう場合、加熱用コントローラ(82)が温
度センサ(57)の出力に基づいてヒータ(65)をオン・オフ
制御する。これにより、外容器(43)内の空気が加熱室(6
3)を通るときにヒータ(65)によって加熱され、恒温槽
(B) 内の温度制御が行なわれる。

【００３９】加熱時に試料の酸化を避ける必要がある場
合や引火性ガスを生じる可能性があるような場合は、加
熱室(63)内のヒータ(65)を使用せずに、加熱ガス供給チ
ューブ(66)から恒温槽(B) 内にパイプヒータによって加
熱された窒素ガスを供給する。加熱ガス供給チューブ(6
6)から供給された窒素ガスは、上記同様、ファン(59)に
よって循環させられ、恒温槽(B) 内が加熱される。この
場合、加熱用コントローラ(82)が温度センサ(57)の出力
に基づいてパイプヒータをオン・オフ制御し、これによ
り、恒温槽(B) 内の温度制御が行なわれる。

【００４０】恒温槽(B) の冷却を行なう場合、冷却用コ
ントローラ(83)が温度センサ(57)の出力に基づいてポン
プ(69)のモータ(77)の速度制御を行なう。モータ(77)が
駆動されると、ポンプ(69)のファン(74)が回転し、これ
により、容器(68)内の液体窒素が吸込口(71)から短円筒
部(70a) 内に吸込まれ、遠心力により吐出口(72)からチ
ューブ(67)に吐出される。液体窒素は、チューブ(67)内
を通って恒温槽(B) 内の開口(62)の部分に吹出され、チ
ューブ(62)内または恒温槽(B) 内において気化して、上
記同様に循環させられる。そして、コントローラ(83)で
モータ(77)の回転速度を制御することにより、ポンプ(6
9)の吐出量が制御され、恒温槽(B) 内の温度制御が行な
われる。

【００４１】なお、この場合も、外容器(43)は完全に密
閉されたものではなく、外部との間に若干の空気の流通
があるものでよい。

【００４２】次に、上記の恒温槽(B) を使用して行なっ
た性能試験の結果について説明する。なお、試験に使用
した外容器筒体(45)の内径は１０cm、内側前後長さは１
５．５cm、内容積は１．３４リットル、内容器(47)はア
ルミニウム板製で、板厚は１．５mm、内容器前側部分(4
8)の左右幅は７．５cm、高さは４cm、前後長さは１２c
m、試料室(50)の内容積は約０．３１リットル、ファン
(59)の送風量は０．２０ｍ³ ／min である。

【００４３】まず、加熱室(63)内のヒータ(65)を使用し
て加熱を行ない、第１実施例の場合と同様の時間応答性
試験を行なった。試験の結果、１０℃／min の昇温が可
能であった。そして、２００℃での使用電力は約４００
Ｗであり、２００℃に達した後のオーバシュート値は２
０１．４℃、２００℃到達後２〜５分の間の温度のゆら
ぎは１９９．６〜２００．１℃であった。このオーバシ
ュート値の目標値からのずれは従来の内部熱源型の恒温
槽の少なくとも１／３以上の水準であり、時間ゆらぎも
良好である。これは、恒温槽の加熱部分が全体として小
さな熱容量を持ち、また、気流循環が良いので、系の熱
平衡到達性能がきわめて優れている結果であると考えら
れる。

【００４４】また、加熱室(63)内のヒータ(65)を使用し
て加熱を行ない、試料(54)のすぐ近くの点を基準点、基
準点から離れた試料室(50)内の複数の点と外容器筒体(4
5)内の流路(51)内の複数の点を比較点とし、第１実施例
の場合と同様の温度分布の均一性の試験を行なった。試
験の結果、試料室内(50)の比較点の温度測定値の基準点
の温度測定値からの差は−０．８〜＋１．６℃で、かな
り小さく、均一性は良好であった。また、流路(51)の各
比較点の温度に比べて、試料室(50)内の基準点および比
較点の温度は降下しているが、その変化は小さく、流路
(51)の気流が試料室(50)の加熱に寄与していることを示
している。また、試料室(50)の壁に近い部分において
も、基準点の温度測定値からの差が小さく、試料室(50)
の大部分が使用可能であることがわかった。なお、従来
の恒温槽においては、壁面や気流吹出し口近傍は温度の
差が大きくて、使用できなかったので、実質上の有効容
積は試料室容積の１／３以下であった。

【００４５】また、加熱ガス供給チューブ(66)から恒温
槽(B) 内に加熱ガスを供給して加熱を行ない、性能試験
を行なった。この試験は、２５リットル／min のエアポ
ンプと３５０Ｗ定格のパイプヒータを使用し、窒素ガス
のかわりに加熱空気を供給して行なった。なお、これら
の供給気体量およびヒータ定格はともに従来の外部気流
温調型に比べ大幅に小さい水準である。その結果、温度
分布の均一性について、基準点の温度測定値からのずれ
は−０．７〜−０．８℃で、かなり小さく、均一性は良
好であった。これは従来の外部気流温調型の恒温槽と同
水準であり、十分に実用性があることがわかった。ま
た、３℃／min の速度で２００℃まで昇温を続けたとこ
ろ、２００℃で通電時間割合は約３０％であった。した
がって、加熱室(63)内のヒータ(65)が使用できない条件
下において、加熱ガス供給チューブ(66)から窒素ガスな
どの加熱ガスを供給して、恒温槽(B) 内を加熱できるこ
とがわかる。

【００４６】さらに、冷却ガス供給チューブ(67)から恒
温槽(B) 内に液体窒素を供給して冷却を行ない、性能試
験を行なった。すなわち、冷却目標値を定めて、この目
標値まで急冷し、到達までに要した時間を記録した。目
標値に到達した後は、徐冷に転じ、最低到達温度を記録
した。その後、３℃／min の速度で室温まで昇温し、試
験後の液体窒素の残量から使用量を算出した。試験の結
果、目標値−１６０℃への到達時間は１２分、最低到達
温度は−１６５℃、使用液体窒素量は１．９リットルで
あった。この結果、従来の該当分野で用いられる恒温槽
に比べ、少なくとも到達温度で１０℃低くなり、使用液
体窒素量で少なくとも１／２以下に減少した。また、到
達時間１２分は、時間応答性として十分な速さである。
そして、恒温槽(B) 内の循環気流中に液体窒素を注入、
混合することにより、−１７０℃程度から室温までの広
い低温範囲での精密で高い時間応答性を持つ温度制御が
可能になることがわかった。

【００４７】このような試験結果からも明らかなよう
に、第２実施例の恒温槽も、温度分布の均一性、温度の
ゆらぎ、時間応答性およびエネルギロスの全ての点にお
いて優れており、種々の用途に使用することができる。

【００４８】第２実施例の場合、内容器(47)の試料室(5
0)内にファンを設けずに、別のファンケース(58)内にフ
ァン(59)を設けているので、試料室(50)内の温度変動が
小さいという利点がある。

【００４９】第２実施例のポンプ(69)は、チューブ(67)
の一部あるいは前部の断面積を適当に小さくすること
で、液体窒素の流れ抵抗を左右する構造となっている。
そして、液体窒素との接触部分に弁やピストンなどの全
くない連通管のみで構成できるため、補修がきわめて容
易で、実用性のある流量制御ができ、しかも時間遅れが
きわめて小さい。しかしながら、ポンプ(69)の構成は、
上記実施例のものに限定されない。また、恒温槽の用途
によっては、加熱ガス供給チューブ(66)と冷却ガス供給
チューブ(67)の両方または片方が設けられないこともあ
る。

【００５０】恒温槽の各部の構成は、上記２つの実施例
のものに限定されず、この発明の範囲内において適宜変
更可能である。

【００５１】上記の第２実施例では、外部との熱伝達を
小さくするために、外容器の壁の少なくとも一部が真空
二重壁になっているが、真空二重壁のかわりに、２槽以
上の金属薄板を空隙を介して配置した多重構造壁を用い
てもよい。また、真空二重壁と金属薄板の多重構造壁を
適当に組合わせて用いてもよい。理化学機器などにおい
て、恒温槽の近傍に温度変化が好ましくない部品を配置
しなければならないような場合、恒温槽からその部品へ
の熱伝達を小さくするために、外容器の壁の必要箇所を
断熱材で構成してもよい。このようにすれば、熱容量が
大きくなって時間応答性が少し犠牲になる欠点はある
が、時間応答性の許容範囲内であれば問題はない。

【００５２】

【発明の効果】この発明の恒温槽によれば、上述のよう
に、試料室内の温度分布が均一で温度のゆらぎが小さ
く、時間応答性が優れ、エネルギロスも少ないという効
果が同時に奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示す恒温槽の縦断面図
である。

【図２】第１実施例の恒温槽の電気的構成の１例を示す
電気ブロック図である。

【図３】この発明の第２実施例を示す恒温槽の水平断面
図である。

【図４】図３のIV−IV線の断面図である。

【図５】図３のＶ−Ｖ線の断面図である。

【図６】ポンプのケーシングの部分切欠き底面図であ
る。

【図７】第２実施例の恒温槽の電気的構成の１例を示す
電気ブロック図である。

【符号の説明】

(A)(B) 恒温槽 (1) 外容器 (2) 内容器 (3) 外容器前部筒体 (3a) 筒体周壁 (5) 外容器後部筒体 (5a) 筒体周壁 (14) 試料 (18) 試料室 (19) 流路 (22) ヒータ（熱源） (28) ファン (43) 外容器 (45) 外容器前部筒体 (45a) 筒体前端壁 (45b) 筒体周壁 (47) 内容器 (50) 試料室 (51) 流路 (53) 流路 (54) 試料 (59) ファン (65) ヒータ（熱源） (66) 加熱ガス供給チューブ (67) 冷却ガス供給チューブ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年５月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】台(42)の下のベース(40)上に真空二重壁を
有する液体窒素容器(68)が配置され、この容器(68)に設
けられたポンプ(69)に冷却ガス供給チューブ(67)が接続
されている。ポンプ(69)は、上端部が台(42)の下面に固
定されて容器(68)内に垂下した垂直筒状のケーシング(7
0)を備えている。ケーシング(70)の下端部には他の部分
より直径が大きくなった短円筒部(70a) が形成されてお
り、その詳細が図６の部分切欠き底面図に示されてい
る。短円筒部(70a) の下壁の中央部に吸込口(71)が、上
壁に吐出口(72)が形成されている。ケーシング(70)内に
駆動軸(73)が通されており、短円筒部(70a) 内の駆動軸
(73)の下端部にタービン型ファン(74)が固定されてい
る。また、短円筒部(70a) 内のファン(74)の周囲に、邪
魔板(75)が設けられている。容器(68)の上方の台(42)の
上に複数の支柱(76)を介して回転速度制御が可能な電動
モータ(77)が下向きに支持されており、そのモータ軸(7
8)に駆動軸(73)の上端部が継手(79)を介して連結されて
いる。冷却ガス供給チューブ(67)は、短円筒部(70a) の
吐出口(72)に接続され、容器(68)の上の台(42)の部分を
貫通して恒温槽(B) に導かれている。そして、台(42)と
外容器(43)の間のチューブ (67)の部分には、断熱カ
バー(80)が施されている。なお、このチューブ(67)は、
液体窒素の流れに適当な抵抗を与えるように、少なくと
もその一部の断面積が適当に小さくなっている。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に試料室が形成された内容器が外容器
   の内側に配置されて、内容器の内側および内容器と外容
   器の間にそれぞれ気体の流路が形成されており、外容器
   の内側に、熱源、ならびに内容器の内側および内容器と
   外容器の間の流路を通して気体を循環させる混合攪拌循
   環用ファンが設けられている恒温槽。
2. 【請求項２】外容器の壁の少なくとも一部が、真空二重
   壁または金属薄板の多重構造壁である請求項１の恒温
   槽。
3. 【請求項３】外容器の内側に高温の気体および／または
   低温の気体もしくは液体を供給する手段が設けられてい
   る請求項１の高温槽。