分析装置用冷却機構
【課題】消費電力を低減する。
【解決手段】蛍光Ｘ線センサ部Ｄを冷却する前方ペルチェ素子（１）と、前方ペルチェ素子（１）を冷却する後方ペルチェ素子（２）と、後方ペルチェ素子（２）を冷却する水冷手段（６，７，８）と、前方ペルチェ素子（１）を駆動する前方温度制御部（３）と、後方ペルチェ素子（２）の高温側温度が外気温度よりも高温になるように後方ペルチェ素子（２）を駆動する後方温度制御部（４）とを具備する。
【効果】後方ペルチェ素子（２）の高温側を経た冷却水は外気へ放熱し、外気から熱を受けないので、水冷手段（６，７，８）での消費電力を低減できる。前方ペルチェ素子（１）を駆動する前方温度制御部（３）と、後方ペルチェ素子（２）を駆動する後方温度制御部（４）とを独立に備えているので、前方ペルチェ素子（１）と後方ペルチェ素子（２）とを１個の温度制御部で駆動するよりも効率を向上でき、消費電力を低減できる。
【解決手段】蛍光Ｘ線センサ部Ｄを冷却する前方ペルチェ素子（１）と、前方ペルチェ素子（１）を冷却する後方ペルチェ素子（２）と、後方ペルチェ素子（２）を冷却する水冷手段（６，７，８）と、前方ペルチェ素子（１）を駆動する前方温度制御部（３）と、後方ペルチェ素子（２）の高温側温度が外気温度よりも高温になるように後方ペルチェ素子（２）を駆動する後方温度制御部（４）とを具備する。
【効果】後方ペルチェ素子（２）の高温側を経た冷却水は外気へ放熱し、外気から熱を受けないので、水冷手段（６，７，８）での消費電力を低減できる。前方ペルチェ素子（１）を駆動する前方温度制御部（３）と、後方ペルチェ素子（２）を駆動する後方温度制御部（４）とを独立に備えているので、前方ペルチェ素子（１）と後方ペルチェ素子（２）とを１個の温度制御部で駆動するよりも効率を向上でき、消費電力を低減できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析装置用冷却機構に関し、さらに詳しくは、消費電力を低減することが出来る分析装置用冷却機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線センサ部を冷却する多段ペルチェ素子と、多段ペルチェ素子を冷却する水冷ユニットとを具備したＸ線検出器が知られている（特許文献１参照。）。
また、多段ペルチェ素子において、試料に近いペルチェ素子ほど駆動電流を小さくする必要があることが知られている（特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０８６３２号公報（図４）
【特許文献２】特開２００３−２５８３２４号公報（［０００７］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のＸ線検出器では、多段ペルチェ素子および水冷ユニットにおいて消費する電力が大きい問題点があった。
そこで、本発明の目的は、消費電力を削減することが出来る分析装置用冷却機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の観点では、本発明は、冷却対象（Ｄ）を冷却するために冷却対象（Ｄ）と熱的に連結された前方ペルチェ素子（１）と、前方ペルチェ素子（１）を冷却するために前方ペルチェ素子（１）と熱的に連結された後方ペルチェ素子（２）と、後方ペルチェ素子（２）を冷却するために後方ペルチェ素子（２）と熱的に連結された水冷手段（６，７，８）と、前方ペルチェ素子（１）を駆動する前方温度制御部（３）と、後方ペルチェ素子（２）の高温側温度が外気温度よりも高温になるように後方ペルチェ素子（２）を駆動する後方温度制御部（４）とを具備したことを特徴とする分析装置用冷却機構（１０）を提供する。
上記第１の観点による分析装置用冷却機構では、後方ペルチェ素子（２）は、その高温側温度が外気温度よりも高温になるように駆動される。この結果、後方ペルチェ素子（２）の高温側を経た冷却水は外気へ放熱し、外気から熱を受けないので、水冷手段での消費電力を低減できる。また、前方ペルチェ素子（１）を駆動する前方温度制御部（３）と、後方ペルチェ素子（２）を駆動する後方温度制御部（４）とを独立に備えているので、前方ペルチェ素子（１）と後方ペルチェ素子（２）とを１個の温度制御部で駆動するよりも効率を向上でき、この点でも消費電力を低減できる。
【０００６】
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による分析装置用冷却機構であって、後方ペルチェ素子（２）の高温側温度が分析装置の仕様における動作環境温度の最大値より高いことを特徴とする分析装置用冷却機構（１０）を提供する。
上記第２の観点による分析装置用冷却機構では、外気温が分析装置の仕様における動作環境温度の最大値（例えば３８℃）以下である場合に対応できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の分析装置用冷却機構によれば、多段ペルチェ素子および水冷ユニットにおいて消費する電力を低減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１に係る分析装置用冷却機構の構成を示す断面図である。
【図２】実施例１に係る分析装置用冷却機構の各部の温度および電力を示す説明図である。
【図３】比較例に係る分析装置用冷却機構の構成を示す断面図である。
【図４】比較例に係る分析装置用冷却機構の各部の温度及び電力を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１０】
−実施例１−
図１は、実施例１に係る蛍光Ｘ線分析装置用冷却機構１０を示す構成説明図である。
この蛍光Ｘ線分析装置用冷却機構１０は、真空容器Ｃの検出窓Ｂから入射する蛍光Ｘ線を検出する蛍光Ｘ線センサ部Ｄの温度を測定するための温度センサ５５と、蛍光Ｘ線センサ部Ｄを冷却するための前方ペルチェ素子１と、熱的に連結されるように前方ペルチェ素子１が取り付けられた金属またはセラミックの伝熱板９と、伝熱板９を介して前方ペルチェ素子１を冷却するために伝熱板９に熱的に連結されるように取り付けられた後方ペルチェ素子２と、伝熱板９の温度（＝前方ペルチェ素子１の高温側温度＝後方ペルチェ素子２の低温側温度）を測定するための温度センサ５６と、後方ペルチェ素子２を冷却するために後方ペルチェ素子２に熱的に連結されるように取り付けられた水冷ブロック６と、真空容器Ｃの外側から水冷ブロック６へ冷却水を循環させるための冷却水管７と、真空容器Ｃの外側で冷却水の放熱を行う簡易排熱ユニット８と、前方ペルチェ素子１を駆動する前方温度制御部３と、後方ペルチェ素子２を駆動する後方温度制御部４とを具備している。
【００１１】
図２に示すように、前方温度制御部３は、温度センサ５５で測定される温度（＝蛍光Ｘ線センサ部Ｄの温度）が−１００℃となるように前方ペルチェ素子１を駆動する。前方ペルチェ素子１の高温側温度が１５℃とするとき、これに要する電力は例えば３１Ｗである。
後方温度制御部４は、温度センサ５６で測定される温度（＝伝熱板９の温度＝前方ペルチェ素子１の高温側温度＝後方ペルチェ素子２の低温側温度）が１５℃になるように且つ高温側温度が外気温度以上になるように後方ペルチェ素子２を駆動する。後方ペルチェ素子２の高温側温度が例えば５０℃とするとき、これに要する電力は例えば５１Ｗである。
簡易排熱ユニット８は、水冷ブロック６で外気温度以上になった冷却水の温度を外気温度（図２の場合、３８℃）程度まで下げるものであり、例えば市販のパソコン用水冷ユニットを使用できる。水冷ブロック６で冷却水温度が例えば５０℃になったとするとき、これに要する電力は例えば２５Ｗである。
冷却水の温度は外気温度以下にならないため、外気から熱が流入することはない。
従って、全体で要する電力は、３１Ｗ＋５１Ｗ＋２５Ｗ＝１０７Ｗとなる
【００１２】
−比較例−
図３は、比較例にかかる蛍光Ｘ線分析装置用冷却機構５０を示す構成説明図である。
この蛍光Ｘ線分析装置用冷却機構５０は、真空容器Ｃの検出窓Ｂから入射する蛍光Ｘ線を検出する蛍光Ｘ線センサ部Ｄの温度を測定するための温度センサ５５と、蛍光Ｘ線センサ部Ｄを冷却するための前方ペルチェ素子１と、前方ペルチェ素子１を冷却するために前方ペルチェ素子１に熱的に連結されるように取り付けられた水冷ブロック６と、真空容器Ｃの外側から水冷ブロック６へ冷却水を循環させるための冷却水管７およびポンプ５１と、真空容器Ｃの外側で冷却水の冷却を行うために冷却管７に熱的に連結されるように取り付けられた冷却ブロック５２と、冷却ブロック５２の温度（＝後方ペルチェ素子２の低温側温度）を測定するための温度センサ５６と、冷却ブロック５２で冷却水を冷却するために冷却ブロック５２に熱的に連結されるように取り付けられた後方ペルチェ素子２と、後方ペルチェ素子２を冷却するために後方ペルチェ素子２に熱的に連結されるように取り付けられたラジエータ５３と、前方ペルチェ素子１を駆動する前方温度制御部３と、後方ペルチェ素子２を駆動する後方温度制御部４とを具備している。
【００１３】
図４に示すように、前方温度制御部３は、温度センサ５５で測定される温度（＝蛍光Ｘ線センサ部Ｄの温度）が−１００℃となるように前方ペルチェ素子１を駆動する。前方ペルチェ素子１の高温側温度が３０℃とするとき、これに要する電力は例えば６０Ｗである。
後方温度制御部４は、温度センサ５６で測定される温度（＝後方ペルチェ素子２の低温側温度）が２５℃になるように後方ペルチェ素子２を駆動する。外気温度が例えば３８℃とするとき、これに要する電力は例えば１８０Ｗである。
冷却水の温度は２５℃〜３０℃である。外気温度が例えば３８℃とすると、外気から熱が流入する。冷却水に対して外気から流入する熱量は例えば１５Ｗである。
また、ポンプ５１でも冷却水に熱が流入する。これは例えば１５Ｗである。
従って、全体で要する電力は、６０Ｗ＋１８０Ｗ＋１５Ｗ＋１５Ｗ＝２７０Ｗとなってしまう。
【００１４】
実施例１に係る蛍光Ｘ線分析装置用冷却機構１０によれば次の効果が得られる。
（１）後方ペルチェ素子２は、その高温側温度が外気温度よりも高温になるように駆動される。この結果、後方ペルチェ素子２の高温側を経た冷却水は外気へ放熱し、外気から熱を受けないので、水冷手段での消費電力を低減できる。結露対策も不要になる。
（２）前方ペルチェ素子１を駆動する前方温度制御部３と、後方ペルチェ素子２を駆動する後方温度制御部４とを独立に備えているので、前方ペルチェ素子１と後方ペルチェ素子２とを１個の温度制御部で駆動するよりも効率を向上でき、この点でも消費電力を低減できる。
（３）簡易放熱ユニット８で済み、小型・安価になる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明の分析装置用冷却機構は、蛍光Ｘ線分析装置用冷却機構として利用できる。
【符号の説明】
【００１６】
１ 前方ペルチェ素子
２ 後方ペルチェ素子
３ 前方温度制御部
４ 後方温度制御部
６ 水冷ブロック
７ 冷却水管
８ 簡易排熱ユニット
１０ 蛍光Ｘ線分析装置用冷却機構
５５，５６ 温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析装置用冷却機構に関し、さらに詳しくは、消費電力を低減することが出来る分析装置用冷却機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線センサ部を冷却する多段ペルチェ素子と、多段ペルチェ素子を冷却する水冷ユニットとを具備したＸ線検出器が知られている（特許文献１参照。）。
また、多段ペルチェ素子において、試料に近いペルチェ素子ほど駆動電流を小さくする必要があることが知られている（特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０８６３２号公報（図４）
【特許文献２】特開２００３−２５８３２４号公報（［０００７］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のＸ線検出器では、多段ペルチェ素子および水冷ユニットにおいて消費する電力が大きい問題点があった。
そこで、本発明の目的は、消費電力を削減することが出来る分析装置用冷却機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の観点では、本発明は、冷却対象（Ｄ）を冷却するために冷却対象（Ｄ）と熱的に連結された前方ペルチェ素子（１）と、前方ペルチェ素子（１）を冷却するために前方ペルチェ素子（１）と熱的に連結された後方ペルチェ素子（２）と、後方ペルチェ素子（２）を冷却するために後方ペルチェ素子（２）と熱的に連結された水冷手段（６，７，８）と、前方ペルチェ素子（１）を駆動する前方温度制御部（３）と、後方ペルチェ素子（２）の高温側温度が外気温度よりも高温になるように後方ペルチェ素子（２）を駆動する後方温度制御部（４）とを具備したことを特徴とする分析装置用冷却機構（１０）を提供する。
上記第１の観点による分析装置用冷却機構では、後方ペルチェ素子（２）は、その高温側温度が外気温度よりも高温になるように駆動される。この結果、後方ペルチェ素子（２）の高温側を経た冷却水は外気へ放熱し、外気から熱を受けないので、水冷手段での消費電力を低減できる。また、前方ペルチェ素子（１）を駆動する前方温度制御部（３）と、後方ペルチェ素子（２）を駆動する後方温度制御部（４）とを独立に備えているので、前方ペルチェ素子（１）と後方ペルチェ素子（２）とを１個の温度制御部で駆動するよりも効率を向上でき、この点でも消費電力を低減できる。
【０００６】
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による分析装置用冷却機構であって、後方ペルチェ素子（２）の高温側温度が分析装置の仕様における動作環境温度の最大値より高いことを特徴とする分析装置用冷却機構（１０）を提供する。
上記第２の観点による分析装置用冷却機構では、外気温が分析装置の仕様における動作環境温度の最大値（例えば３８℃）以下である場合に対応できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の分析装置用冷却機構によれば、多段ペルチェ素子および水冷ユニットにおいて消費する電力を低減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１に係る分析装置用冷却機構の構成を示す断面図である。
【図２】実施例１に係る分析装置用冷却機構の各部の温度および電力を示す説明図である。
【図３】比較例に係る分析装置用冷却機構の構成を示す断面図である。
【図４】比較例に係る分析装置用冷却機構の各部の温度及び電力を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例】
【００１０】
−実施例１−
図１は、実施例１に係る蛍光Ｘ線分析装置用冷却機構１０を示す構成説明図である。
この蛍光Ｘ線分析装置用冷却機構１０は、真空容器Ｃの検出窓Ｂから入射する蛍光Ｘ線を検出する蛍光Ｘ線センサ部Ｄの温度を測定するための温度センサ５５と、蛍光Ｘ線センサ部Ｄを冷却するための前方ペルチェ素子１と、熱的に連結されるように前方ペルチェ素子１が取り付けられた金属またはセラミックの伝熱板９と、伝熱板９を介して前方ペルチェ素子１を冷却するために伝熱板９に熱的に連結されるように取り付けられた後方ペルチェ素子２と、伝熱板９の温度（＝前方ペルチェ素子１の高温側温度＝後方ペルチェ素子２の低温側温度）を測定するための温度センサ５６と、後方ペルチェ素子２を冷却するために後方ペルチェ素子２に熱的に連結されるように取り付けられた水冷ブロック６と、真空容器Ｃの外側から水冷ブロック６へ冷却水を循環させるための冷却水管７と、真空容器Ｃの外側で冷却水の放熱を行う簡易排熱ユニット８と、前方ペルチェ素子１を駆動する前方温度制御部３と、後方ペルチェ素子２を駆動する後方温度制御部４とを具備している。
【００１１】
図２に示すように、前方温度制御部３は、温度センサ５５で測定される温度（＝蛍光Ｘ線センサ部Ｄの温度）が−１００℃となるように前方ペルチェ素子１を駆動する。前方ペルチェ素子１の高温側温度が１５℃とするとき、これに要する電力は例えば３１Ｗである。
後方温度制御部４は、温度センサ５６で測定される温度（＝伝熱板９の温度＝前方ペルチェ素子１の高温側温度＝後方ペルチェ素子２の低温側温度）が１５℃になるように且つ高温側温度が外気温度以上になるように後方ペルチェ素子２を駆動する。後方ペルチェ素子２の高温側温度が例えば５０℃とするとき、これに要する電力は例えば５１Ｗである。
簡易排熱ユニット８は、水冷ブロック６で外気温度以上になった冷却水の温度を外気温度（図２の場合、３８℃）程度まで下げるものであり、例えば市販のパソコン用水冷ユニットを使用できる。水冷ブロック６で冷却水温度が例えば５０℃になったとするとき、これに要する電力は例えば２５Ｗである。
冷却水の温度は外気温度以下にならないため、外気から熱が流入することはない。
従って、全体で要する電力は、３１Ｗ＋５１Ｗ＋２５Ｗ＝１０７Ｗとなる
【００１２】
−比較例−
図３は、比較例にかかる蛍光Ｘ線分析装置用冷却機構５０を示す構成説明図である。
この蛍光Ｘ線分析装置用冷却機構５０は、真空容器Ｃの検出窓Ｂから入射する蛍光Ｘ線を検出する蛍光Ｘ線センサ部Ｄの温度を測定するための温度センサ５５と、蛍光Ｘ線センサ部Ｄを冷却するための前方ペルチェ素子１と、前方ペルチェ素子１を冷却するために前方ペルチェ素子１に熱的に連結されるように取り付けられた水冷ブロック６と、真空容器Ｃの外側から水冷ブロック６へ冷却水を循環させるための冷却水管７およびポンプ５１と、真空容器Ｃの外側で冷却水の冷却を行うために冷却管７に熱的に連結されるように取り付けられた冷却ブロック５２と、冷却ブロック５２の温度（＝後方ペルチェ素子２の低温側温度）を測定するための温度センサ５６と、冷却ブロック５２で冷却水を冷却するために冷却ブロック５２に熱的に連結されるように取り付けられた後方ペルチェ素子２と、後方ペルチェ素子２を冷却するために後方ペルチェ素子２に熱的に連結されるように取り付けられたラジエータ５３と、前方ペルチェ素子１を駆動する前方温度制御部３と、後方ペルチェ素子２を駆動する後方温度制御部４とを具備している。
【００１３】
図４に示すように、前方温度制御部３は、温度センサ５５で測定される温度（＝蛍光Ｘ線センサ部Ｄの温度）が−１００℃となるように前方ペルチェ素子１を駆動する。前方ペルチェ素子１の高温側温度が３０℃とするとき、これに要する電力は例えば６０Ｗである。
後方温度制御部４は、温度センサ５６で測定される温度（＝後方ペルチェ素子２の低温側温度）が２５℃になるように後方ペルチェ素子２を駆動する。外気温度が例えば３８℃とするとき、これに要する電力は例えば１８０Ｗである。
冷却水の温度は２５℃〜３０℃である。外気温度が例えば３８℃とすると、外気から熱が流入する。冷却水に対して外気から流入する熱量は例えば１５Ｗである。
また、ポンプ５１でも冷却水に熱が流入する。これは例えば１５Ｗである。
従って、全体で要する電力は、６０Ｗ＋１８０Ｗ＋１５Ｗ＋１５Ｗ＝２７０Ｗとなってしまう。
【００１４】
実施例１に係る蛍光Ｘ線分析装置用冷却機構１０によれば次の効果が得られる。
（１）後方ペルチェ素子２は、その高温側温度が外気温度よりも高温になるように駆動される。この結果、後方ペルチェ素子２の高温側を経た冷却水は外気へ放熱し、外気から熱を受けないので、水冷手段での消費電力を低減できる。結露対策も不要になる。
（２）前方ペルチェ素子１を駆動する前方温度制御部３と、後方ペルチェ素子２を駆動する後方温度制御部４とを独立に備えているので、前方ペルチェ素子１と後方ペルチェ素子２とを１個の温度制御部で駆動するよりも効率を向上でき、この点でも消費電力を低減できる。
（３）簡易放熱ユニット８で済み、小型・安価になる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明の分析装置用冷却機構は、蛍光Ｘ線分析装置用冷却機構として利用できる。
【符号の説明】
【００１６】
１ 前方ペルチェ素子
２ 後方ペルチェ素子
３ 前方温度制御部
４ 後方温度制御部
６ 水冷ブロック
７ 冷却水管
８ 簡易排熱ユニット
１０ 蛍光Ｘ線分析装置用冷却機構
５５，５６ 温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却対象（Ｄ）を冷却するために冷却対象（Ｄ）と熱的に連結された前方ペルチェ素子（１）と、前方ペルチェ素子（１）を冷却するために前方ペルチェ素子（１）と熱的に連結された後方ペルチェ素子（２）と、後方ペルチェ素子（２）を冷却するために後方ペルチェ素子（２）と熱的に連結された水冷手段（６，７，８）と、前方ペルチェ素子（１）を駆動する前方温度制御部（３）と、後方ペルチェ素子（２）の高温側温度が外気温度よりも高温になるように後方ペルチェ素子（２）を駆動する後方温度制御部（４）とを具備したことを特徴とする分析装置用冷却機構（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載の分析装置用冷却機構であって、搭載される分析装置の仕様における動作環境温度の最大値より後方ペルチェ素子（２）の高温側温度が高いことを特徴とする分析装置用冷却機構（１０）。
【請求項１】
冷却対象（Ｄ）を冷却するために冷却対象（Ｄ）と熱的に連結された前方ペルチェ素子（１）と、前方ペルチェ素子（１）を冷却するために前方ペルチェ素子（１）と熱的に連結された後方ペルチェ素子（２）と、後方ペルチェ素子（２）を冷却するために後方ペルチェ素子（２）と熱的に連結された水冷手段（６，７，８）と、前方ペルチェ素子（１）を駆動する前方温度制御部（３）と、後方ペルチェ素子（２）の高温側温度が外気温度よりも高温になるように後方ペルチェ素子（２）を駆動する後方温度制御部（４）とを具備したことを特徴とする分析装置用冷却機構（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載の分析装置用冷却機構であって、搭載される分析装置の仕様における動作環境温度の最大値より後方ペルチェ素子（２）の高温側温度が高いことを特徴とする分析装置用冷却機構（１０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２５５９１５（Ｐ２０１０−２５５９１５Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０５７５９（Ｐ２００９−１０５７５９）
【出願日】平成２１年４月２４日（２００９．４．２４）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２４日（２００９．４．２４）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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