JPH06153908A - 恒温装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主に被温調流体の恒温精度を維持し、熱容量
の効率を高めるとともに、被温調流体の種類の切換時に
管内に前回使用流体の残液が滞ることの不具合を解消し
た恒温装置を提供する。 【構成】 流体管の断熱性本体槽の内部を通過する部分
を二系統に分岐した第１管路２３及び第２管路２４と、
第１及び第２の各管路に設けられて通過する流体を加温
または冷却する内部フィン３１及び外部フィン３２と、
分岐部に設けられて第１及び第２の各管路の開閉を切り
換える三方弁３０（または各管路に設けられた第１開閉
弁３８、第２開閉弁３９）と、本体槽内に導入された入
口側の流体管で分岐部よりも上流側を通過する流体の温
度を検出する流体入口温度センサ３３と、本体槽内の温
度を検出する槽内温度センサ３４と、流体入口温度セン
サ及び槽内温度センサからの検出信号に基づいて制御し
て切換弁に切換信号を送る制御装置４０とを備え、本体
槽の内部にはヒータ装置を設けることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薬液や採取血液等の被
温調流体を保温または保冷の恒温の下に保存する恒温装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、従来から知られる保温または保
冷を目的とした恒温装置の場合、ボックス型の本体槽が
断熱構造となっていて、被保温流体を通す流体管を本体
槽内に導入し、本体槽内では流体管を例えばスパイラル
な螺旋管として、その一方端を本体槽の外部に導出して
いる。また、加熱保温を目的とした装置であれば、本体
槽内に加熱用ヒータが設置され、槽内空気を設定温度に
加温して流体管の螺旋管部に接触させることにより、被
保温流体を加熱保温している。本体槽内の温度調整は槽
内の好適場所に温度センサが設けられ、検出温度の信号
に基づいて槽内温度の加減を調整できるようになってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうした従
来からの恒温装置にあっては、本体槽内に導入される薬
液や採血等の被温調流体の流量が一時的に変化して増減
したり、或いは諸因によって本体槽の導入手前で流体温
度に変化が生じたりなどすると、本体槽から出すときの
流体温度を一定に維持管理できないという不都合があ
る。

【０００４】被温調流体が本体槽内に入る前に温度変化
する原因には、例えば熱交換器のような関連機器が本体
槽の手前上流側で配管接続された回路であったりする
と、熱交換器で仮に被温調流体が一時的に停止したり、
または滞留したりすると、再び流れが戻った後の被温調
流体は、設定温度の部分とこれよりも低い低温の部分が
交互に連なって本体槽内に導入されることがある。一度
低温部が断続的に発生すると、この低温部を設定温度に
まで高めるには、かなり応答性に優れた加熱手段が必要
になる。

【０００５】したがって、前述した従来の恒温装置のよ
うに、常套な加熱ヒータを本体槽内に設置して対応させ
ても、本体槽内の空気を媒体にして螺旋管を流れる低温
部を短時間で設定温度にまで引き上げるに、かなり困難
かもしくは不可能に近い。

【０００６】また、本体槽内で流体管が螺旋管となって
いる場合、流体管はかなりの長さを有することになり、
被温調流体の種類を変更して再使用する際、管長が長い
ために前回使用の被温調流体の残液が管内に滞り易く、
これを完全に排除しにくいといったことである。また、
管長が長いということは、管抵抗を増し、流れの効率面
で好ましいとはいえない。

【０００７】更には、温度センサからの検出信号で温度
調整する温調器には熱電素子等が用いられているため、
熱容量の効率面と熱電素子の保護から考慮した場合、保
温と保冷を切り換えるべく電源の極性＋（プラス）、−
（マイナス）の切換応答性に課題が残る。

【０００８】以上、幾つかの問題点から、本発明の目的
は、主に被温調流体の恒温精度を維持し、熱容量の効率
を高めるとともに、被温調流体の種類の切換時に管内に
前回使用流体の残液が滞ることの不具合を解消した恒温
装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明による恒温装置は、請求項１では、密閉蓋付
きで断熱性の本体槽の内部を設定温度に維持して、本体
槽の内部を通過する流体管に温度調整対象の流体を通
し、この流体を設定温度に保温または保冷する装置であ
って、流体管の本体槽内を通過する部分を二系統に分岐
した第１管路及び第２管路と、第１及び第２の各管路に
設けられて通過する流体を加温または冷却する第１及び
第２の熱交換部と、分岐部に設けられて第１及び第２の
各管路の開閉を切り換える切換弁と、本体槽内に導入さ
れた入口側の流体管で分岐部よりも上流側を通過する流
体の温度を検出する流体入口温度センサと、本体槽内の
温度を検出する槽内温度センサと、流体入口温度センサ
及び槽内温度センサからの検出信号に基づいて制御して
切換弁に切換信号を送る制御装置と、を備えたものであ
る。

【００１０】請求項２でいう本発明は、切換弁として第
１及び第２の各管路に設けられた第１開閉弁及び第２開
閉弁を用いることも可能である。

【００１１】また、請求項３の本発明は、本体槽内の第
１及び第２の熱交換部に併設して加熱ヒータを設けた構
造となっている。

【００１２】

【作用】請求項１の場合、被温調流体が設定温度よりも
高いか低いかを判断して、第１管路または第２管路のい
ずれかで加熱または冷却を助成するため、被温調流体の
温度変化に迅速に対応して設定温度に戻して維持でき
る。

【００１３】また、本発明の請求項２、３の場合、第１
管路と第２管路の切り換えを三方弁または各管路に独自
に配置した電磁弁による開閉弁で行い、また本体槽内に
ヒータ装置を設けることで、特に被温調流体の加温モー
ド時の対応性が向上する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明による恒温装置の実施例を図面
に基づいて説明する。

【００１５】図１は、第１実施例の恒温装置の断面図を
示し、装置の本体槽１０は断熱材１１を内外側板で積層
した断熱構造であり、同じく断熱構造による開閉蓋で適
所を密閉している。本体槽１０の断熱壁に挿通して流体
管２０の往き管２１が内部に導入され、その先端を再び
断熱壁に挿通させて還り管２２として外部に引き出して
いる。流体管２０には例えば薬液とか採取血液等の被温
調流体が通され、この被温調流体を設定温度に温度調整
して保温または保冷するものである。

【００１６】また、本体槽１０内に導入された部分の流
体管２０は、三方向の切換弁（以下三方弁という）３０
を介して第１管路２３及び第２管路２４のふたつの系統
に分岐され、両管路２３、２４は合流部２５で再び合流
している。合流部２５に続いて本体槽１０内ではスパイ
ラル状に巻回された螺旋管部２６が形成されている。第
１管路２３及び第２管路２４はともに管径と管長を同一
に設定してあって、流体の管抵抗を等しくしてある。

【００１７】一方の第１管路２３には、例えば熱電素子
４３に接した内部フィン（第１熱交換部）３１が設けら
れ、熱電素子４３の電圧極性を切り換えることにより、
第１管路２３を流れる被温調流体との間で熱交換により
吸熱または放熱が行われ、被温調流体を設定温度に保温
または保冷可能である。また、他方の第２管路２４に
は、熱電素子４３に接した外部フィン（第２熱交換部）
３２が設けられ、内部フィン３１に相対して吸熱または
放熱機能により、第２管路２４を流れる被温調流体の保
温または保冷が可能である。

【００１８】また、流体管２０の往き管２１側では、本
体槽１０内に導入された部分で分岐部の三方弁３０より
も上流側に流体入口温度センサ３３が設けられ、ここを
通過する被温調流体の温度を入口温度として検出するよ
うになっている。また、本体槽１０の内部では好適場所
に槽内温度を検出する槽内温度センサ３４が配置され、
これら両センサ３３、３４で検出された信号はマイクロ
コンピュータ等のよる制御装置４０に向けて送られるよ
うになっている。

【００１９】その他、付属機器として本体槽１０内には
槽内空気の対流送風を目的としたファン３５と、第２熱
交換部の外部フィン３２に隣接して送風を行うファン３
６等が配置されている。

【００２０】電源４１に接続された制御装置４０では、
流体入口温度センサ３３及び槽内温度センサ３４からの
検出信号に基づいた制御を行い、三方弁３０には切換信
号を、熱交換部を構成する熱電素子４３にはＡＣ／ＤＣ
変換器４２から電源極性の切換信号を、両ファン３５、
３６には作動信号をそれぞれ送出するようになってい
る。

【００２１】なお、装置には図示していないが、流体管
２０の往き管２１側には関連機器である熱交換器等が接
続されたシステムで使用される場合が多く、また被温調
流体を管路循環させる循環ポンプも配備されている。

【００２２】次に、以上の構成による本発明による恒温
装置の第１実施例の使用態様及び作用を説明する。

【００２３】使用に際し電源４１から装置を起動させ、
被温調流体の「保冷モード」か、または「保温モード」
のいずれかにモード切換が行われる（ステップ１；以下
Ｓ１のように表す）。被温調流体を設定温度に冷却して
維持する保冷モードの場合（Ｓ２）、流体入口温度セン
サ３３が検出した被温調流体の入口温度ｔ℃が設定温度
Ｔ₁℃に等しくほぼ一定している場合（Ｓ４）、三方弁
３０の弁開度は「中立」で、第１管路２３と第２管路２
４を均等に開放し、往き管２１からの被温調流体の流量
を均等に配分する。被温調流体は合流部２５で再び合流
して螺旋管部２６に送られ、ここから還り管２２を通し
て導出される（Ｓ８）。本体槽１０内の温度は、槽内温
度センサ３４による検出信号に基づいて制御装置４０で
管理され、被温調流体を設定温度に維持するための環境
に制御されている。

【００２４】また、流体入口温度センサ３３によって検
出された被温調流体の入口温度ｔ℃が、急上昇して設定
温度Ｔ₁℃よりも高くなったことが認められた場合（Ｓ
３）、この検出信号が制御装置４０に送られ、制御装置
４０からは三方弁３０に向けて切換信号が送出される。
弁切換によって一方の第１管路２３を開き、他方の第２
管路２４を閉じ（Ｓ５）、電圧印加による熱電素子４３
への通電で内部フィン３１との間で熱交換を行って、第
１管路２３を流れる被温調流体を吸熱して冷却し螺旋管
部２６に送る。この冷却により温度上昇を抑えられた被
温調流体は、螺旋管部２６を経由して設定温度Ｔ₁℃に
維持され還り管２２から送り出される（Ｓ８）。

【００２５】逆に、流体入口温度センサ３３が検出した
被温調流体の入口温度ｔ℃が急降下して設定温度Ｔ₁℃
よりも低くなった場合（Ｓ６）、この検出信号が制御装
置４０に送られ、制御装置４０からは三方弁３０に向け
て切換信号が送出される。弁切換によって今度は第１管
路２３を閉じて被温調流体の流通を止め、第２管路２４
を開き（Ｓ７）、外部フィン３２との間で熱交換により
放熱し、被温調流体を加温して螺旋管部２６に送る。こ
うした加温で温度降下を抑えられた被温調流体は、螺旋
管部２６を経由して設定温度Ｔ₁℃に維持され、還り管
２２から送り出される（Ｓ８）。

【００２６】次に、ステップＳ１において、被温調流体
を設定温度Ｔ₂℃に維持する保温モードに切り換えられ
た場合（Ｓ１０）、流体入口温度センサ３３が検出した
被温調流体の入口温度ｔ℃が設定温度Ｔ₂℃に等しくほ
ぼ一定しているときは（Ｓ１２）、三方弁３０の弁開度
は「中立」で、第１管路２３と第２管路２４を均等に開
放し、往き管２１からの被温調流体の流量を均等に配分
している。被温調流体は螺旋管部２６を経由して設定温
度Ｔ₂℃に維持され還り管２２から送り出される（Ｓ１
６）。

【００２７】また、流体入口温度センサ３３が検出した
被温調流体の入口温度ｔ℃が設定温度Ｔ₂℃よりも高く
急上昇した場合（Ｓ１１）、この検出信号が制御装置４
０に送られ、制御装置４０からは三方弁３０に向けて切
換信号が送出される。弁切換によって第１管路２３を閉
じて被温調流体の流通を止め、第２管路２４を開く（Ｓ
１３）。熱電素子４３の電圧極性を切り換えて、今度は
外部フィン３２との間で吸熱し、被温調流体の温度上昇
を抑えて冷却して螺旋管部２６に送る。この冷却により
温度上昇を抑えられた被温調流体は、螺旋管部２６を経
由して設定温度に維持され還り管２２から送り出される
（Ｓ１６）。

【００２８】逆に、流体入口温度センサ３３が検出した
被温調流体の入口温度ｔ℃が設定温度Ｔ₂℃よりも低く
急下降した場合（Ｓ１４）、この検出信号が制御装置４
０に送られ、制御装置４０からは三方弁３０に向けて切
換信号が送出される。弁切換によって今度は第１管路２
３を開き、第２管路２４を閉じ（Ｓ１５）、被温調流体
に対して第１フィン３１との熱交換で放熱する。こうし
た加温により温度降下を抑えられた被温調流体は、螺旋
管部２６を経由して設定温度Ｔ₂℃に維持され還り管２
２から送り出される（Ｓ１６）。

【００２９】次に、図４は、本発明による第２実施例を
示す。この第２実施例では、第１実施例で示された三方
弁３０に換えて、第１管路２３及び第２管路２４のそれ
ぞれに独自に動作する電磁弁の第１開閉弁３８と第２開
閉弁３９を設けた構造である。第１実施例の三方弁３０
に対して制御装置４０からの制御信号で弁開度を切り換
える同様な作用が、第１開閉弁３８及び第２開閉弁３９
に対しても行われ、第１管路２３及び第２管路２４の開
通及び遮断が制御される。他の部材の構成は第１実施例
と同様であり、対応する部材に同一符号を付して説明を
省く。

【００３０】また、図５は、本発明の第３実施例を示
す。それによると本体槽１０内にヒータ装置５０が設け
られ、他の構造は図４の第２実施例とまったく同様であ
る。この場合、熱電素子４３の電圧設定により、内部フ
ィン３１は吸熱、外部フィン３２は放熱のみに設定され
る。

【００３１】したがって、流体入口温度センサ３３が検
出した被温調流体の入口温度ｔ℃が設定温度Ｔ₁℃に等
しくほぼ一定している場合、ヒータ装置５０には通電さ
れずオフ状態になっている。このとき第１開閉弁３８及
び第２開閉弁３９はともに開き、第１管路２３と第２管
路２４を開放して往き管２１からの被温調流体の流量を
均等に配分する。被温調流体は合流部２５で再び合流し
て螺旋管部２６に送られ、ここから還り管２２を通して
導出される。本体槽１０内の温度は、第１及び第２実施
例の場合と同様に、槽内温度センサ３４による検出信号
に基づいて制御装置４０で管理され、被温調流体を設定
温度に維持するための環境に制御されている。

【００３２】また、流体入口温度センサ３３によって検
出された被温調流体の入口温度ｔ℃が、急上昇して設定
温度Ｔ₁℃よりも高くなった場合、この検出信号が制御
装置４０に送られ、制御装置４０からは第１開閉弁３８
及び第２開閉弁３９に向けて切換信号が送出され、第１
開閉弁３８を開いて第１管路２３を開放し、第２開閉弁
３９を閉じて第２管路２４を遮断する。このとき、ヒー
タ装置５０はオフである。電圧印加による通電で内部フ
ィン３１との間で熱交換を行って、第１管路２３を流れ
る被温調流体を吸熱して冷却し螺旋管部２６に送る。こ
の冷却により温度上昇を抑えられた被温調流体は、螺旋
管部２６を経由して設定温度Ｔ₁℃に維持され還り管２
２から送り出される。

【００３３】流体入口温度センサ３３が検出した被温調
流体の入口温度ｔ℃が急降下して設定温度Ｔ₁℃よりも
低くなった場合（Ｓ６）、この検出信号が制御装置４０
に送られ、制御装置４０からはヒータ装置５０をオンに
通電信号を送り、第１開閉弁３８を閉じるオフ信号を送
って第１管路２３を閉じ、第２開閉弁３９を開くオン信
号を送って第２管路２４を開放し、外部フィン３２との
間で熱交換により放熱し、被温調流体を加温して螺旋管
部２６に送る。このようにヒータ装置５０との共働によ
る加温で温度降下を抑えられた被温調流体は、螺旋管部
２６を経由して設定温度Ｔ₁℃に維持され、還り管２２
から送り出される。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による恒温
装置は、請求項１によれば、被温調流体が流通する本体
槽の内部の流体管を第１管路及び第２管路に分岐し、被
温調流体が設定温度よりも高いか低いかを判断して、第
１管路または第２管路のいずれかで加熱または冷却を助
成するため、被温調流体の温度変化に迅速に対応して設
定温度に戻して維持することが可能である。更に、螺旋
管部は短くて済むことから、従来管長が長いために前回
使用され管内に滞り易くなった被温調流体の残液の排除
も容易となる。加えて、管部が短いため、管抵抗を減
じ、流れの効率が向上する。

【００３５】また、本発明の請求項１〜３によれば、第
１管路と第２管路の切り換えを三方弁または各管路に独
自に配置した電磁弁による開閉弁で行うことができ、ま
た本体槽内に熱電素子による熱交換部やヒータ装置を設
けることで、特に被温調流体の加温モード時では高効率
化と小型化が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による恒温装置の第１実施例の装置断面
図

【図２】第１実施例の制御系におけるブロック回路図

【図３】第１実施例の動作のフローチャート

【図４】本発明による第２実施例の装置断面図

【図５】本発明による第３実施例の装置断面図

【符号の説明】

１０…断熱本体槽、２０…流体管、２１…往き管、２２
…還り管、２３…第１管路、２４…第２管路、２６…螺
旋管部、３０…三方弁（切換弁）、３１…内部フィン
（第１熱交換部）、３２…外部フィン（第２熱交換
部）、３３…流体入口温度センサ、３４…槽内温度セン
サ、３８…第１開閉弁（切換弁）、３３…第２開閉弁
（切換弁）、４０…制御装置、５０…ヒータ装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉蓋付きで断熱性の本体槽の内部を設
   定温度に維持して、本体槽の内部を通過する流体管に被
   温調流体を通して、被温調流体を設定温度に保温または
   保冷する恒温装置であって、 流体管の本体槽内を通過する部分を二系統に分岐した第
   １管路及び第２管路と、 第１及び第２の各管路に設けられて通過する流体を加温
   または冷却する第１及び第２の熱交換部と、 分岐部に設けられて第１及び第２の各管路の開閉を切り
   換える切換弁と、 本体槽内に導入された入口側の流体管で分岐部よりも上
   流側を通過する流体の温度を検出する流体入口温度セン
   サと、 本体槽内の温度を検出する槽内温度センサと、 流体入口温度センサ及び槽内温度センサからの検出信号
   に基づいて制御して切換弁に切換信号を送る制御装置
   と、を備えたことを特徴とする恒温装置。
2. 【請求項２】 切換弁が第１及び第２の各管路に設けら
   れた第１開閉弁及び第２開閉弁からなる請求項１記載の
   恒温装置。
3. 【請求項３】 本体槽内の第１及び第２の熱交換部に併
   設して加熱ヒータを設けた請求項１記載の恒温装置。