JPH0454825Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、試液を所定温度に加熱して性状変化
等を試験する理化学用恒温槽に関する。

「従来の技術」 一般に、この種の理化学用恒温槽は、試液を注
入した試験管等の容器を装着して、該容器内の試
液を予め定めた温度で所定時間加熱をして性状変
化等を試験するために利用されており、例えば実
公昭61−45877号の如きものが知られるところで
ある。実公昭61−45877号の恒温槽は、金属ブロ
ツクをヒータで加熱するようにし、かつ該金属ブ
ロツクに試液が注入された容器を収納する受け穴
を多数設けておくと共に、金属ブロツクの適所
に、下端が上記ヒータに加熱されるようにヒート
パイプを埋設させたものである。そして、ヒータ
の通電による金属ブロツクの加熱と同時にヒート
パイプの下端を加熱し、これによりヒートパイプ
上端がその周囲の金属ブロツクを加熱して、金属
ブロツクの各部位において温度むらが生ずること
を防止し、又、加熱時の立上がり特性の向上を図
かつたものである。

「考案が解決しようとする課題」 しかしながら、近年、加熱と冷却を繰り返しな
がら試験をする必要性が高まり、この要望を満た
すべくヒータに水管を併設し、加熱時にはヒータ
に通電し、冷却時にはヒータへの通電をオフにし
て水管に冷却水を給水させて利用しているのが現
状で、第７図に一点鎖線で示す如く応答特性が良
くないといつた問題がある。つまり、ヒートパイ
プは、ヒータによる加熱時に金属ブロツクの温度
むらが生じ易い箇所を補填すべく加熱するもの
で、試液が注入された容器に対する加熱では金属
ブロツクが呈する蓄熱効果を利用していることか
ら、この蓄熱効果の存在により応答特性が悪いと
いつた欠点がある。

そこで、本考案は上記事情に鑑み、加熱と冷却
とを繰り返し温度制御をするのに好適な立上がり
及び降下特性を呈する理化学用恒温槽を提供せん
とするものである。

「課題を解決しようとする手段並びに作用」 本考案は、上記目的を達成すべくなされたもの
で、各ドーナツ形状のヒートパイプの中央孔に試
液が注入された容器を装着し、加熱部により均熱
プレートを加熱させれば、均熱プレート上に接合
する各ヒートパイプが加熱される。各ヒートパイ
プは良好な熱伝導性を呈しかつ容器を囲繞してい
ることから、容器内の試液を良好な立上がりで加
熱する。一方、加熱部による加熱を停止させて冷
却部により均熱プレートを冷却させれば、均熱プ
レートによりヒートパイプが冷却され、ヒートパ
イプの良好な降下特性を利用して容器内の試液が
直ちに冷却されるものである。

「実施例」 以下に、本考案に係る理化学用恒温槽の実施例
を図面に基づき説明する。まず、第１図乃至第７
図に示す第１実施例について説明すれば、第１図
において１はペルチエ素子である。ペルチエ素子
１には放熱フイン２を有して、該放熱フイン２に
向けてフアン３から給風できるようになつてい
る。又、ペルチエ素子１は、AC電源から直流電
源回路４及び極性切換器５を介して直流電源が給
電可能になつており、かつこの給電量が均熱プレ
ート６の温度を温度センサー７によつて検出し、
均熱プレート６の温度を予め設定した温度に保持
すべく温度調節器８で制御できるようになつてい
る。温度調節器８による制御はスイツチング動作
によるオンオフ制御に限らず、サイリスタを用い
ての位相制御であつても可能である。ペルチエ素
子１上には均熱プレート６を固設する。均熱プレ
ート６は熱伝導性の良好なアルミ等の板材を用
い、ペルチエ素子１の熱の授受を効率良く行うこ
とはもとより、全領域での温度むらを防ぐための
ものである。均熱プレート６上には第１図及び第
２図に示す如く複数のヒートパイプ９を立設す
る。ヒートパイプ９は第３図に示す如く、ドーナ
ツ形状になつていて、内部には気液相変化をして
熱輸送する作動液１０と、該作動液１０を循環さ
せるためのウイツク１１とが封入されていて、第
３図に流れを矢印で示す如く一部を加熱すると、
作動液１０が気化熱を得て蒸気となり、他の箇所
との圧力差により移動をし、他の箇所へ移動する
と該箇所で放熱して凝縮し、ここで液化してウイ
ツク１１中にしみ込んで上記加熱箇所に移動して
以後繰り返すようになつている。従つて加熱箇所
から放熱箇所に向けて熱輸送するもので、かつヒ
ートパイプ９の両端の温度差がその長さに拘らず
ほとんど生じないといつた優れた伝熱特性をもつ
ている。ヒートパイプ９をドーナツ形状に形成す
る場合は、ウイツク１１を収納させた状態で、小
径筒状の内壁９ａの上下の立上がり縁部９ｃを大
径筒状の外壁９ｂの上下両端に溶接する。作動液
１０の封入は、予め内壁９ａの立上がり縁部９ｃ
に付設しておいた細管１２を通じて内壁９ａと外
壁９ｂとの間に注入し、注入後細管１２を封止す
るようにしてある。更にヒートパイプ９に強度を
持たせる場合は、第４図に示す如く、内壁９ａの
下側の立上がり縁部９ｃと外壁９ｂの下端とを更
に外径方向に延出させて溶接させることもでき
る。上記ヒートパイプ９の均熱プレート６への取
付けは第５図に示す如く、均熱プレート６の上面
に雌ねじ穴１３を設けておき、一方ヒートパイプ
の外面下部に雄ねじ１４を形成し、該雄ねじ１４
を雌ねじ穴１３に螺着させて行う。その他、第６
図に示す如く、ヒートパイプ９の下端を均熱プレ
ート６の上面に溶接やロー付けにより固設させる
こともできる。ヒートパイプ９の中央孔は試験管
等の容器１５を装着する受入れ穴９ｄとして利用
するが、試験管等の如く底部が丸いものにあつて
は、第５図に二点鎖線で示す如く該底部が密着で
きるように、熱伝導性の良好な材質のもので、受
座１６を詰めることもできる。均熱プレート６上
に立設された複数のヒートパイプ９の周囲には第
１図に示す如く断熱材１７を敷設する。

上記構成の理化学用恒温槽において、まず容器
１５内の試液１５ａを第７図に示すＡ点にまで加
熱する場合は、ペルチエ素子１に通電して該ペル
チエ素子１の発熱作用で均熱プレート６を加熱す
る。ペルチエ素子１は発熱作用を効果的に行うた
めに発熱箇所と反対側の箇所を冷却する必要性が
あり、この冷却を効果的に行うべく放熱フイン２
にフアン３から給風するようにしたが、放熱フイ
ン２より充分放熱できる場合にはフアン３を必要
としない。均熱プレート６は各部で温度むらが生
じないように全領域に亘たり均熱化を図り、この
熱でヒートパイプ９の下端を加熱する。ヒートパ
イプ９は上記の如く長さの如何に拘らず略同じ温
度になるといつた特性を呈していることから、こ
の温度で容器１５、延いては容器１５内の試液１
５ａを加熱する。設定温度の保持は温度センサー
７で均熱プレート６の温度を測定しながらペルチ
エ素子１への給電量を制御する。ここで第７図に
実線で示す如く、更に低い温度のＢ点に設定換え
をした時（温度調節器８に予め温度プロフイール
を設定してあつて自動調節する場合も含む）、極
性切換器５がペルチエ素子１への通電極性を逆に
して、発熱から冷却に切換える。ペルチエ素子１
は均熱プレート６を冷却し、該均熱プレート６の
冷却によりヒートパイプ９の下端を冷却する。ヒ
ートパイプ９は、上記加熱時とは逆に下端が放熱
箇所となり他側からの熱を凝縮熱として放出さ
せ、これによりヒートパイプ９全体の温度が設定
温度まで直ち低下し、この結果容器１５内の試液
１５ａが冷却される。予め設定した温度に維持す
るには、上記と同様に均熱プレート６の温度を温
度センサー７で測定しながらペルチエ素子１への
給電量、更には極性の切換えを制御する。設定温
度をＡ〜Ｃ点で三段に切換えた場合の温度プロフ
イールは、第７図に実線で示す通りの実験結果が
得られ、従来の金属ブロツク利用の恒温槽の一点
鎖線で示す温度プロフイールと比較すると、立上
がり特性及び降下特性が急峻で優れた特性のもの
が得られた。

第８図は、第２実施例を示し、上記ペルチエ素
子１に代えてヒータ１８及び冷却水管１９を用い
たものである。上記第１実施例と同じ部材には同
一符号を付して説明すれば、上記均熱プレート６
にヒータ１８を埋設させてある。ヒータ１８は温
度センサー７によつて均熱プレート６の温度を測
定しながら温度調節器８によつて給電量が制御さ
れる電源回路２０から給電されるようになつてい
る。均熱プレート６の下面には上記冷却水管１９
を付設させてある。冷却水管１９への給水の制御
は、上記温度調節器８により動作が制御される電
磁バルブ２１で行われるようになつている。そし
て、上記第２実施例の理化学用恒温槽では、容器
１５を設定温度にまで上げる時に、ヒータ１８に
通電させて均熱プレート６を加熱し、又逆に、所
定の温度にまで下げるには、ヒータ１８への通電
を遮断し、電磁バルブ２１を開いて元栓から冷却
水管１９内に給水させて、均熱プレート６を冷却
し、延いては容器１５内の試液１５ａを冷却す
る。以後の設定温度の保持はヒータ１８への通電
量を制御して行い、この時併わせて冷却水管１９
への給水を制御して設定温度を保持させることも
できる。第２実施例の温度プロフイールも、第７
図に実線で示すものと同様に従来のものに比較し
て急峻な立上がり及び降下の特性が得られる。

尚、第１実施例では０℃以下まで降下する温度
プロフイールの制御動作が可能であるが、第２実
施例においては０℃以上の温度プロフイールの制
御動作が可能である。又上記ヒートパイプ９は、
縦向きにして使用し、あるいは作動液１０の液質
などの条件によつてはウイツク１１を有しないも
のでも充分な熱輸送の効果が得られる。

「考案の効果」 以上の如く、本考案に係る理化学用恒温槽によ
れば、加熱部により加熱され、又冷却部により冷
却される均熱プレートを介してドーナツ形状のヒ
ートパイプを加熱し、又冷却し、これによりドー
ナツ形状のヒートパイプの中央孔に装着した容器
を、該ヒートパイプにて加熱し、又冷却するよう
にしたものであるから、急峻な立上がり及び降下
特性を呈する温度を容器内の試液中に加えること
ができ、特に試液に加える温度が高温と低温とを
所定時間毎に繰り返して行う実験には頗る好適で
利用上極めて便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る理化学用恒温槽の第１実
施例を示す断面図、第２図は第１図の理化学用恒
温槽の平面図、第３図は第１図のヒートパイプの
縦断面図、第４図は第１図のヒートパイプの他の
溶着形式を示す要部断面図、第５図は均熱プレー
トに対するヒートパイプの取付け方法を示す要部
断面図、第６図は均熱プレートに対するヒートパ
イプの他の取付け方法を示す要部断面図、第７図
は第１実施例の理化学用恒温槽と従来の理化学用
恒温槽とを比較した温度プロフイールを示す図、
第８図は第２実施例の理化学用恒温槽の構造を示
す断面図である。 １……ペルチエ素子、６……均熱プレート、９
……ヒートパイプ、９ｄ……受入れ穴、１５……
容器、１７……断熱材、１８……ヒータ、１９…
…冷却水管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 加熱部と冷却部とを併設させた上部に均熱プレ
   ートを添着し、該均熱プレート上には下面を接触
   させてドーナツ形状のヒートパイプを適数個立設
   し、かつ均熱プレート上に各ヒートパイプの周囲
   を埋めるべく断熱材を敷設すると共に、各ヒート
   パイプの中央孔に試液が注入された容器を脱着自
   在に挿入させてなることを特徴とする理化学用恒
   温槽。