恒温装置用均熱ブロック
【課題】従来用いられている恒温装置用均熱ブロックは、二重の均熱ブロック同士の接触が極めて良い場合、加熱冷却によって内ケースと外ケースが固着してしまったり、内ケースや外ケースに腐食が生じ、ケース同士が固着してしまったり、熱接触が悪化するなどの問題が生じる可能性があった。
【解決手段】本件発明では、開口部を有する管状の外ケースと、外ケースの開口部から挿入され、外ケースに内接する内ケースとの二重構造からなり、外ケースは、内壁の少なくとも一部が、内ケースの挿入方向へ向かって狭まるようテーパー加工された外テーパー部を有し、内ケースの外周は、外テーパー部に沿った内テーパー部を有し、外ケースと内ケースは、外テーパー部および内テーパー部にて接触し、外テーパー部および内テーパー部の少なくともどちらか一方は腐食防止メッキ処理がなされている恒温装置用均熱ブロックを提供する。
【解決手段】本件発明では、開口部を有する管状の外ケースと、外ケースの開口部から挿入され、外ケースに内接する内ケースとの二重構造からなり、外ケースは、内壁の少なくとも一部が、内ケースの挿入方向へ向かって狭まるようテーパー加工された外テーパー部を有し、内ケースの外周は、外テーパー部に沿った内テーパー部を有し、外ケースと内ケースは、外テーパー部および内テーパー部にて接触し、外テーパー部および内テーパー部の少なくともどちらか一方は腐食防止メッキ処理がなされている恒温装置用均熱ブロックを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電対や測温抵抗体などの温度計や温度センサの校正を行う校正装置等の恒温装置に用いられる恒温装置用均熱ブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱電対や測温抵抗体などの温度センサの校正は、校正対象である温度センサを、ヒータなどの加熱装置や、ペルチェ素子やスターリングクーラーなどの冷却装置などによって、一定温度に保持可能な恒温装置に挿入し行う。
【０００３】
この際、校正対象である温度センサは、一定温度に保たれ、また温度分布が少なく均一な温度に保持されることが必要である。このため、恒温装置には、均熱ブロックが設置され、校正対象である温度センサが置かれた環境が一定温度に保たれ、また温度分布が少ない環境となるように構成する必要がある。
【０００４】
そこで、特許文献１では、二重構造の均熱ブロックにおいて、接触面をテーパー形状とすることで、熱の加熱冷却効率を高め、さらに加熱冷却を、均熱ブロックの校正対象を挿入する位置寄りから行うことで、校正対象物の温度を均一にする構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願２０１０−１４９０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に示した恒温装置用均熱ブロックでは、二重の均熱ブロック同士の接触が極めて良いため、加熱冷却によって内側の均熱ブロックと外側の均熱ブロックが固着してしまったり、均熱ブロックは条件によっては冷却されるため、結露などが発生するため腐食（錆など）が生じ、均熱ブロック同士が固着してしまったり、熱接触が悪化するなどの問題が生じる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本件発明では、上記課題に鑑み、以下の恒温装置用均熱ブロックを提供する。すなわち第一の発明としては、少なくとも一端が開口した開口部を有する管状の外ケースと、前記外ケースの開口部から挿入され、外ケースに内接する内ケースと、の二重構造からなり、前記外ケースは、内壁の少なくとも一部が、内ケースの挿入方向へ向かって狭まるようテーパー加工された外テーパー部を有し、前記内ケースの外周は、外テーパー部に沿った内テーパー部を有し、前記外ケースと前記内ケースは、前記外テーパー部および内テーパー部にて接触し、前記外テーパー部および内テーパー部の少なくともどちらか一方は腐食防止メッキ処理がなされている恒温装置用均熱ブロックを提供する。
【０００８】
第二の発明としては、目標温度が周囲温度に対して高い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の高い材料を用いる第一の発明に記載の恒温装置用均熱ブロックを提供する。
【０００９】
第三の発明としては、目標温度が周囲温度に比べて低い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の低い材料を用いる第一の発明に記載の恒温装置用均熱ブロックを提供する。
【００１０】
第四の発明としては、前記膨張係数の高い材料は、アルミニウムを主材とする材料で、前記膨張係数の低い材料は、銅を主材とする材料からなる第二の発明に記載の恒温装置用均熱ブロックを提供する。
【００１１】
第五の発明としては、前記膨張係数の高い材料は、アルミニウムを主材とする材料で、
【００１２】
前記膨張係数の低い材料は、銅を主材とする材料からなる第三の発明に記載の恒温装置用均熱ブロックを提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本件発明の恒温装置用均熱ブロックのように、内ケースと外ケースが接触する個所に腐食防止メッキ処理を行うことで、内ケースや外ケースの腐食（錆）を防止することが可能となる。内ケースや外ケースの腐食を防止することで、内ケースと外ケースの間の熱接触（熱伝導性）が悪化するのを防ぐことが可能となる。
【００１４】
また、目標温度が周囲温度に対して高い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の高い材料を用い、目標温度が周囲温度に比べて低い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の低い材料を用いることで、内ケースと外ケースの固着を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１の恒温装置用均熱ブロックを説明するための概念図
【図２】実施形態１の恒温装置用均熱ブロックを説明するための概念図
【図３】実施形態１の恒温装置用均熱ブロックを説明するための概念図
【図４】実施形態２の恒温装置用均熱ブロックを説明するための概念図
【図５】実施形態２の恒温装置用均熱ブロックを説明するための概念図
【図６】実施形態２の恒温装置用均熱ブロックを説明するための概念図
【図７】実施形態２の恒温装置用均熱ブロックを説明するための概念図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本件発明の実施の形態について、添付図面を用いて説明する。なお、本件発明は、これら実施形態に何ら限定されるべきものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る。
【００１７】
実施形態１は主に請求項１などに関する。実施形態２は主に請求項２、請求項３、請求項４、請求項５などに関する。
＜＜実施形態１＞＞
＜実施形態１ 概要＞
【００１８】
本実施形態の恒温装置用均熱ブロックは、外ケースと内ケースからなる二重構造であって、内ケースと外ケースがテーパー部で接触している。このテーパー部の一部または全部が腐食防止メッキ処理されていることを特徴としている。
【００１９】
腐食防止メッキ処理を行うことで、腐食（錆など）による熱接触の悪化や、両ケース同士の固着などを防止することが可能となる。
＜実施形態１ 構成＞
【００２０】
図１に本実施形態の恒温装置用均熱ブロックを説明するための概念図を示した。本実施形態の恒温装置用均熱ブロックは、少なくとも一端が開口した開口部（０１０１）を有する管状の外ケース（０１０２）と、前記外ケースの開口部から挿入され、外ケースに内接する内ケース（０１０３）との二重構造からなり、前記外ケースは、内壁の少なくとも一部が、内ケースの挿入方向へ向かって狭まるようテーパー加工された外テーパー部（０１０４）を有し、前記内ケースの外周は、外テーパー部に沿った内テーパー部（０１０５）を有し、前記外ケースと前記内ケースは、前記外テーパー部および内テーパー部にて接触し、前記外テーパー部および内テーパー部の少なくともどちらか一方は腐食防止メッキ処理がなされている。
【００２１】
「外ケース」は、開口部を有する管状のケースであり、開口部から後述する内ケースを挿入できるように構成されている。外ケースの断面形状は、図１では円形として図示しているが、円形には限定されず、四角形などの多角形であってもよい。但し、加熱冷却した際の温度分布を考慮した場合、断面は円形とするのが好ましい。
【００２２】
「外テーパー部」は、前述の外ケースの内部に設けられたテーパー部であり、開口部から後述する内ケースを挿入する挿入方向に向かって狭まる、つまり外ケースの内径が小さくなるようにテーパー加工された部分である。この外テーパー部は後述する内ケースに設けられた内テーパー部と熱接触する個所となる。
【００２３】
「内ケース」は、前述の外ケースの開口部から挿入され、外ケースに内接するように構成されている。内ケースの断面形状は、図１では円形として図示されているが、円形には限定されず、四角形などの多角形であってもよい。ただし、後述する内テーパー部と前述した外テーパー部が接触する形状である必要がある。また、前述のように、内テーパー部と外テーパー部が接触する形状であれば、内ケースの断面形状はどのような形状であってもよく、外ケースの断面形状と揃える必要は無い。しかし、外ケースの説明の際にも記載したように、加熱冷却した際の温度分布を考慮した場合、断面形状は円形とすることが望ましい。
【００２４】
また、内ケースには恒温対象となる温度センサを挿入するセンサ挿入穴（０１０６）が設けられている。センサ挿入穴は、内ケースを外ケースの開口部から挿入する際の後端から前方方向へ向けて設けられている。つまり、恒温対象となる温度センサは、外ケースの開口部方向から挿入されることになる。また、内ケースの上部には、図２に示したように、外ケース（０２０１）内部から内ケース（０２０２）を取り外すための係止部（０２０３）を設けてもよい。例えば図２に示した係止部では、係止部にフック（０２０４）を係止し引っ張ることで、内ケースを外ケースから取り外すことが可能である。この係止部やフックの形状については、本実施形態の恒温装置用均熱ブロックの大きさや用途等に合わせて適宜決定する。
【００２５】
「内テーパー部」は、内ケースの外周に設けられ、前述の外テーパー部と接触するように構成されている。内テーパー部は、外テーパー部との熱伝導が良好となるように接触するために、外テーパーのテーパーに沿って設けられている。従って、内テーパー部のテーパーは、内ケースを外ケースの開口部から挿入する際の挿入方向に向かって狭まる、
つまり内ケースの断面径が挿入方向に向かって小さくなるようにテーパー加工され、さらにテーパーの角度が外テーパー部と略同一の角度を有するように構成されている。
【００２６】
外テーパー部と内テーパー部は、図１のように外ケースの開口部寄りに配置されていてもよいが、図３の（ａ）のように中央付近に設けられたり、（ｂ）のように開口部から離れた位置に設けられたり、（ｃ）のように内ケースの外周全てが内テーパー部で構成されていてもよい。また、内ケースと外ケースは、最低でも外テーパー部と内テーパー部で接していれば良く、図３の（ａ）や（ｂ）にも示したように、外テーパー部と内テーパー部以外の個所で接していてもよい。これらの外テーパー部と内テーパー部の位置や、接触個所の位置や大きさ等については、恒温装置用均熱ブロックを恒温に保つための加熱冷却装置の種類や、設置位置、接触位置等によって適宜決定すればよい。
【００２７】
「腐食防止メッキ処理」は、内ケースおよび／または外ケースに対して行われる。特に、内ケースおよび外ケースに設けられた内テーパー部および／または外テーパー部に対して行われる。この腐食防止メッキ処理は、内ケースおよび外ケースの接触面、つまり外テーパー部と内テーパー部が腐食した場合、外ケースと内ケースの熱伝導が悪化するため、これを防止するために行われる処理である。従って、最低でも内ケースと外ケースが接触する面、つまり外テーパー部と内テーパー部に腐食防止メッキ処理を行えばよい。また、仮に外ケースと内ケースを構成する材料の内、どちらか一方が腐食しにくい材料や腐食しても熱接触に悪影響を及ぼさない材料などで構成されていた場合には、他方のテーパー部のみ腐食防止メッキ処理を行うようにしてもよい。
【００２８】
上記のように腐食防止メッキ処理は、外テーパー部と内テーパー部のみに行えばよいが、逆に外ケースと内ケース全体に腐食防止メッキ処理をしてもよい。特に恒温対象物である温度センサとの熱接触を悪化させないために、センサ挿入穴の内側まで腐食防止メッキ処理を行ってもよい。
【００２９】
具体的な腐食防止メッキ処理としては、ニッケルメッキの他、クロムメッキ、亜鉛メッキ、ロジウムメッキ等の他、これらの化合物のメッキなどである。またメッキ処理の方法としては、電気メッキ、無電解メッキ、化成処理、真空メッキ、溶融メッキ、電着塗装など何れの方法を用いてもよい。これらのメッキ処理の種類や方法については、使用される温度条件や、内ケースや外ケースを構成する材料の材質によって適宜選択して用いればよい。
＜実施形態１ 効果＞
【００３０】
本実施形態の恒温装置用均熱ブロックのように、内ケースと外ケースが接触する個所に腐食防止メッキ処理を行うことで、内ケースや外ケースの腐食（錆）を防止することが可能となる。内ケースや外ケースの腐食を防止することで、内ケースと外ケースの間の熱接触（熱伝導性）が悪化するのを防ぐことが可能となる。
＜＜実施形態２＞＞
＜実施形態２ 概要＞
【００３１】
本実施形態は、実施形態１に述べた外ケースおよび内ケースを構成する材料を、目的となる恒温が、周囲温度に対して高温か低温かに応じて、膨張係数の大小を決定したことを特徴としている。
【００３２】
このように構成することで、外ケースと内ケースが固着してしまうのを防止することが可能となる。
＜実施形態２ 構成＞
【００３３】
本実施形態の恒温装置用均熱ブロックは、実施形態１に述べた恒温装置用均熱ブロックについて、目標温度が周囲温度に対して高い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の高い材料を用いるか、または、目標温度が周囲温度に比べて低い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の低い材料を用いることを特徴としている。
【００３４】
「目標温度」とは、恒温対象物である温度センサを、一定の温度に保つ時（恒温時）の温度である。この目標温度が恒温装置用均熱ブロックを置いた周囲の温度に対して高いか低いかによって、内ケースと外ケースを構成する材料の膨張係数を高くするか低くするかを決定する。
【００３５】
まず、目標温度が周囲温度に対して高い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の高い材料を用いる。図４にこれを説明するための概念図を示した。まず、昇温前の状態（図中（ａ）の状態）において、内ケースは外ケースに挿入された状態である。この状態から昇温すると、内ケースおよび外ケースは熱によって膨張する。すると、外ケースの開口部の開口径（図中Ａ）は、熱による膨張によって広がる。また、外ケースに挿入された内ケースの断面径（図中Ｂ）も熱による膨張によって大きくなる。このとき、内ケースの材料は膨張係数の高い材料を用いているため、膨張の割合が高い。従って、内ケースは、外ケースを内側から外側方向に押すように固定される（図中（ｂ）の状態）。降温すると、先ほどの昇温とは逆に、外ケースと内ケースは収縮し、元の状態へと戻る（図中（ｃ）の状態）。元の状態となるため、内ケースは外ケースからスムーズに取り外すことが可能である。
【００３６】
一方、逆に内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の低い材料を用いた場合について図５を用いて説明する。まず、昇温前の状態（図中（ａ）の状態）において、内ケースは外ケースに挿入された状態である。この状態から昇温すると、前述と同様に、内ケースおよび外ケースは熱によって膨張し、外ケースの開口部の開口径（図中Ａ）は、熱による膨張によって広がる。また、外ケースに挿入された内ケースの断面径（図中Ｂ）も熱による膨張によって大きくなる。ことのき、外ケースを構成する材料は、膨張係数が高い材料を用いているため、膨張する割合が大きく、開口径が内ケースの断面径に比べて大きくなる。すると、内ケースはテーパーに沿って矢印の方向（下方向）に移動する（図中（ｂ）の状態）。降温すると、先ほどの昇温とは逆に、外ケースと内ケースは収縮する。このとき、（ａ）の状態から下方へ移動した内ケースは、移動した状態のままとなるため、外ケースの収縮によって外側から押さえつけられた状態となる。このような状態では、外ケースから内ケースを取り外すことが出来なくなってしまう。
【００３７】
次に、目標温度が周囲温度に対して低い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の低い材料で構成する。図６にこれを説明するための概念図を示した。まず、目標温度へ降温する前の状態（図中（ａ）の状態）において、内ケースは外ケースに挿入された状態である。この状態から降温すると、内ケースおよび外ケースは降温に伴い収縮する。すると、外ケースの開口部の開口径（図中Ａ）は、収縮によって狭まる。また、外ケースに挿入された内ケースの断面径（図中Ｂ）も降温によって小さくなる。このとき、内ケースの材料は膨張係数の低い材料を用いているため、膨張の割合が小さい。一方、外ケースは膨張係数が大きいため、開口径が小さくなる割合は、内ケースの断面径の収縮割合よりも大きくなり、外ケースが内ケースを外側から押し付ける状態（図中（ｂ）の状態）となる。昇温が開始されると、先ほどの降温とは逆に、外ケースと内ケースは膨張し、元の状態へと戻る（図中（ｃ）の状態）。元の状態へと戻るため、内ケースは外ケースからスムーズに取り外すことが可能である。
【００３８】
一方、逆に内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の高い材料を用いた場合について図７を用いて説明する。まず、目標温度へ降温する前の状態（図中（ａ）の状態）において、内ケースは外ケースに挿入された状態である。この状態から降温すると、内ケースおよび外ケースは降温に伴い収縮する。すると、外ケースの開口部の開口径（図中Ａ）は、収縮によって狭まる。また、外ケースに挿入された内ケースの断面径（図中Ｂ）も降温によって小さくなる。このとき、内ケースの材料は膨張係数の高い材料を用いているため、膨張の割合が大きい。一方、外ケースは膨張係数が小さいため、開口径が小さくなる割合は、内ケースの断面径の収縮割合よりも小さくなる。そのため、断面径が小さくなった内ケースは、テーパーに沿って矢印の方向（下方向）に移動する（図中（ｂ）の状態）。この状態から元の状態に戻るために昇温すると、先ほどの降温とは逆に、外ケースと内ケースは膨張する。このとき、（ａ）の状態から下方へ移動した内ケースは、下方へ移動した状態のままとなるため、内ケースの膨張によって外ケースを内側から押さえつけた状態となる。このような状態では、外ケースから内ケースを取り外すことが出来なくなってしまう。
【００３９】
このように、目標温度が恒温装置用均熱ブロックの設置された周囲温度に比べて高いかまたは低いかによって、内ケースおよび外ケースを構成する材料を膨張係数によって決めることで、内ケースが外ケースに固着するのを防ぐことが可能である。
【００４０】
本実施形態において説明した膨張係数の高い材料および低い材料としては、膨張係数の高い材料は、アルミニウムを主材とする材料で、膨張係数の低い材料は、銅を主材とする材料などである。従って、目標温度が周囲温度に対して高い場合、内ケースを構成する材料を、アルミニウムを主材とする材料、外ケースを構成する材料として、銅を主材とする材料を用い、逆に、目標温度が周囲温度に比べて低い場合、内ケースを構成する材料を、銅を主材とする材料、外ケースを構成する材料として、アルミニウムを主材とする材料を用いるとよい。
【００４１】
また、外ケースをアルミニウムとして、目標温度が周囲温度に対して高い場合、内ケースを構成する材料を、亜鉛を主材とする材料とし、目標温度が周囲温度に比べて低い場合、内ケースを構成する材料を、銅を主材とする材料として、内ケースのみを交換することで、目標温度が周囲温度に対して高い場合と低い場合に対応するように構成してもよい。
【００４２】
尚、本実施形態における外ケースの内径は外径に対して０．３以上の割合とすることが望ましい。これは、外ケースの外径に対する内ケースの外径が小さ過ぎる場合、昇温した際に、熱膨張によって先に示した外ケースの開口部の開口径（図中Ａ）が狭まってしまったり、逆に降温した際に、熱収縮によって、開口部の開口径が大きくなってしまったりするなど、上述したものと逆の現象が起こってしまう可能性があるからである。従って外ケースの外径に対する外ケースの内径は、０．３以上の割合とするのが望ましい。
＜実施形態２ 効果＞
【００４３】
本実施形態の恒温装置用均熱ブロックのように、目標温度が周囲温度に対して高い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の高い材料を用い、目標温度が周囲温度に比べて低い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の低い材料を用いることで、内ケースと外ケースの固着を防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
０１０１ 開口部
０１０２ 外ケース
０１０３ 内ケース
０１０４ 外テーパー部
０１０５ 内テーパー部
０１０６ センサ挿入穴
０２０１ 外ケース
０２０２ 内ケース
０２０３ 係止部
０２０４ フック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電対や測温抵抗体などの温度計や温度センサの校正を行う校正装置等の恒温装置に用いられる恒温装置用均熱ブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱電対や測温抵抗体などの温度センサの校正は、校正対象である温度センサを、ヒータなどの加熱装置や、ペルチェ素子やスターリングクーラーなどの冷却装置などによって、一定温度に保持可能な恒温装置に挿入し行う。
【０００３】
この際、校正対象である温度センサは、一定温度に保たれ、また温度分布が少なく均一な温度に保持されることが必要である。このため、恒温装置には、均熱ブロックが設置され、校正対象である温度センサが置かれた環境が一定温度に保たれ、また温度分布が少ない環境となるように構成する必要がある。
【０００４】
そこで、特許文献１では、二重構造の均熱ブロックにおいて、接触面をテーパー形状とすることで、熱の加熱冷却効率を高め、さらに加熱冷却を、均熱ブロックの校正対象を挿入する位置寄りから行うことで、校正対象物の温度を均一にする構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願２０１０−１４９０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に示した恒温装置用均熱ブロックでは、二重の均熱ブロック同士の接触が極めて良いため、加熱冷却によって内側の均熱ブロックと外側の均熱ブロックが固着してしまったり、均熱ブロックは条件によっては冷却されるため、結露などが発生するため腐食（錆など）が生じ、均熱ブロック同士が固着してしまったり、熱接触が悪化するなどの問題が生じる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本件発明では、上記課題に鑑み、以下の恒温装置用均熱ブロックを提供する。すなわち第一の発明としては、少なくとも一端が開口した開口部を有する管状の外ケースと、前記外ケースの開口部から挿入され、外ケースに内接する内ケースと、の二重構造からなり、前記外ケースは、内壁の少なくとも一部が、内ケースの挿入方向へ向かって狭まるようテーパー加工された外テーパー部を有し、前記内ケースの外周は、外テーパー部に沿った内テーパー部を有し、前記外ケースと前記内ケースは、前記外テーパー部および内テーパー部にて接触し、前記外テーパー部および内テーパー部の少なくともどちらか一方は腐食防止メッキ処理がなされている恒温装置用均熱ブロックを提供する。
【０００８】
第二の発明としては、目標温度が周囲温度に対して高い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の高い材料を用いる第一の発明に記載の恒温装置用均熱ブロックを提供する。
【０００９】
第三の発明としては、目標温度が周囲温度に比べて低い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の低い材料を用いる第一の発明に記載の恒温装置用均熱ブロックを提供する。
【００１０】
第四の発明としては、前記膨張係数の高い材料は、アルミニウムを主材とする材料で、前記膨張係数の低い材料は、銅を主材とする材料からなる第二の発明に記載の恒温装置用均熱ブロックを提供する。
【００１１】
第五の発明としては、前記膨張係数の高い材料は、アルミニウムを主材とする材料で、
【００１２】
前記膨張係数の低い材料は、銅を主材とする材料からなる第三の発明に記載の恒温装置用均熱ブロックを提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本件発明の恒温装置用均熱ブロックのように、内ケースと外ケースが接触する個所に腐食防止メッキ処理を行うことで、内ケースや外ケースの腐食（錆）を防止することが可能となる。内ケースや外ケースの腐食を防止することで、内ケースと外ケースの間の熱接触（熱伝導性）が悪化するのを防ぐことが可能となる。
【００１４】
また、目標温度が周囲温度に対して高い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の高い材料を用い、目標温度が周囲温度に比べて低い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の低い材料を用いることで、内ケースと外ケースの固着を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１の恒温装置用均熱ブロックを説明するための概念図
【図２】実施形態１の恒温装置用均熱ブロックを説明するための概念図
【図３】実施形態１の恒温装置用均熱ブロックを説明するための概念図
【図４】実施形態２の恒温装置用均熱ブロックを説明するための概念図
【図５】実施形態２の恒温装置用均熱ブロックを説明するための概念図
【図６】実施形態２の恒温装置用均熱ブロックを説明するための概念図
【図７】実施形態２の恒温装置用均熱ブロックを説明するための概念図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本件発明の実施の形態について、添付図面を用いて説明する。なお、本件発明は、これら実施形態に何ら限定されるべきものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る。
【００１７】
実施形態１は主に請求項１などに関する。実施形態２は主に請求項２、請求項３、請求項４、請求項５などに関する。
＜＜実施形態１＞＞
＜実施形態１ 概要＞
【００１８】
本実施形態の恒温装置用均熱ブロックは、外ケースと内ケースからなる二重構造であって、内ケースと外ケースがテーパー部で接触している。このテーパー部の一部または全部が腐食防止メッキ処理されていることを特徴としている。
【００１９】
腐食防止メッキ処理を行うことで、腐食（錆など）による熱接触の悪化や、両ケース同士の固着などを防止することが可能となる。
＜実施形態１ 構成＞
【００２０】
図１に本実施形態の恒温装置用均熱ブロックを説明するための概念図を示した。本実施形態の恒温装置用均熱ブロックは、少なくとも一端が開口した開口部（０１０１）を有する管状の外ケース（０１０２）と、前記外ケースの開口部から挿入され、外ケースに内接する内ケース（０１０３）との二重構造からなり、前記外ケースは、内壁の少なくとも一部が、内ケースの挿入方向へ向かって狭まるようテーパー加工された外テーパー部（０１０４）を有し、前記内ケースの外周は、外テーパー部に沿った内テーパー部（０１０５）を有し、前記外ケースと前記内ケースは、前記外テーパー部および内テーパー部にて接触し、前記外テーパー部および内テーパー部の少なくともどちらか一方は腐食防止メッキ処理がなされている。
【００２１】
「外ケース」は、開口部を有する管状のケースであり、開口部から後述する内ケースを挿入できるように構成されている。外ケースの断面形状は、図１では円形として図示しているが、円形には限定されず、四角形などの多角形であってもよい。但し、加熱冷却した際の温度分布を考慮した場合、断面は円形とするのが好ましい。
【００２２】
「外テーパー部」は、前述の外ケースの内部に設けられたテーパー部であり、開口部から後述する内ケースを挿入する挿入方向に向かって狭まる、つまり外ケースの内径が小さくなるようにテーパー加工された部分である。この外テーパー部は後述する内ケースに設けられた内テーパー部と熱接触する個所となる。
【００２３】
「内ケース」は、前述の外ケースの開口部から挿入され、外ケースに内接するように構成されている。内ケースの断面形状は、図１では円形として図示されているが、円形には限定されず、四角形などの多角形であってもよい。ただし、後述する内テーパー部と前述した外テーパー部が接触する形状である必要がある。また、前述のように、内テーパー部と外テーパー部が接触する形状であれば、内ケースの断面形状はどのような形状であってもよく、外ケースの断面形状と揃える必要は無い。しかし、外ケースの説明の際にも記載したように、加熱冷却した際の温度分布を考慮した場合、断面形状は円形とすることが望ましい。
【００２４】
また、内ケースには恒温対象となる温度センサを挿入するセンサ挿入穴（０１０６）が設けられている。センサ挿入穴は、内ケースを外ケースの開口部から挿入する際の後端から前方方向へ向けて設けられている。つまり、恒温対象となる温度センサは、外ケースの開口部方向から挿入されることになる。また、内ケースの上部には、図２に示したように、外ケース（０２０１）内部から内ケース（０２０２）を取り外すための係止部（０２０３）を設けてもよい。例えば図２に示した係止部では、係止部にフック（０２０４）を係止し引っ張ることで、内ケースを外ケースから取り外すことが可能である。この係止部やフックの形状については、本実施形態の恒温装置用均熱ブロックの大きさや用途等に合わせて適宜決定する。
【００２５】
「内テーパー部」は、内ケースの外周に設けられ、前述の外テーパー部と接触するように構成されている。内テーパー部は、外テーパー部との熱伝導が良好となるように接触するために、外テーパーのテーパーに沿って設けられている。従って、内テーパー部のテーパーは、内ケースを外ケースの開口部から挿入する際の挿入方向に向かって狭まる、
つまり内ケースの断面径が挿入方向に向かって小さくなるようにテーパー加工され、さらにテーパーの角度が外テーパー部と略同一の角度を有するように構成されている。
【００２６】
外テーパー部と内テーパー部は、図１のように外ケースの開口部寄りに配置されていてもよいが、図３の（ａ）のように中央付近に設けられたり、（ｂ）のように開口部から離れた位置に設けられたり、（ｃ）のように内ケースの外周全てが内テーパー部で構成されていてもよい。また、内ケースと外ケースは、最低でも外テーパー部と内テーパー部で接していれば良く、図３の（ａ）や（ｂ）にも示したように、外テーパー部と内テーパー部以外の個所で接していてもよい。これらの外テーパー部と内テーパー部の位置や、接触個所の位置や大きさ等については、恒温装置用均熱ブロックを恒温に保つための加熱冷却装置の種類や、設置位置、接触位置等によって適宜決定すればよい。
【００２７】
「腐食防止メッキ処理」は、内ケースおよび／または外ケースに対して行われる。特に、内ケースおよび外ケースに設けられた内テーパー部および／または外テーパー部に対して行われる。この腐食防止メッキ処理は、内ケースおよび外ケースの接触面、つまり外テーパー部と内テーパー部が腐食した場合、外ケースと内ケースの熱伝導が悪化するため、これを防止するために行われる処理である。従って、最低でも内ケースと外ケースが接触する面、つまり外テーパー部と内テーパー部に腐食防止メッキ処理を行えばよい。また、仮に外ケースと内ケースを構成する材料の内、どちらか一方が腐食しにくい材料や腐食しても熱接触に悪影響を及ぼさない材料などで構成されていた場合には、他方のテーパー部のみ腐食防止メッキ処理を行うようにしてもよい。
【００２８】
上記のように腐食防止メッキ処理は、外テーパー部と内テーパー部のみに行えばよいが、逆に外ケースと内ケース全体に腐食防止メッキ処理をしてもよい。特に恒温対象物である温度センサとの熱接触を悪化させないために、センサ挿入穴の内側まで腐食防止メッキ処理を行ってもよい。
【００２９】
具体的な腐食防止メッキ処理としては、ニッケルメッキの他、クロムメッキ、亜鉛メッキ、ロジウムメッキ等の他、これらの化合物のメッキなどである。またメッキ処理の方法としては、電気メッキ、無電解メッキ、化成処理、真空メッキ、溶融メッキ、電着塗装など何れの方法を用いてもよい。これらのメッキ処理の種類や方法については、使用される温度条件や、内ケースや外ケースを構成する材料の材質によって適宜選択して用いればよい。
＜実施形態１ 効果＞
【００３０】
本実施形態の恒温装置用均熱ブロックのように、内ケースと外ケースが接触する個所に腐食防止メッキ処理を行うことで、内ケースや外ケースの腐食（錆）を防止することが可能となる。内ケースや外ケースの腐食を防止することで、内ケースと外ケースの間の熱接触（熱伝導性）が悪化するのを防ぐことが可能となる。
＜＜実施形態２＞＞
＜実施形態２ 概要＞
【００３１】
本実施形態は、実施形態１に述べた外ケースおよび内ケースを構成する材料を、目的となる恒温が、周囲温度に対して高温か低温かに応じて、膨張係数の大小を決定したことを特徴としている。
【００３２】
このように構成することで、外ケースと内ケースが固着してしまうのを防止することが可能となる。
＜実施形態２ 構成＞
【００３３】
本実施形態の恒温装置用均熱ブロックは、実施形態１に述べた恒温装置用均熱ブロックについて、目標温度が周囲温度に対して高い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の高い材料を用いるか、または、目標温度が周囲温度に比べて低い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の低い材料を用いることを特徴としている。
【００３４】
「目標温度」とは、恒温対象物である温度センサを、一定の温度に保つ時（恒温時）の温度である。この目標温度が恒温装置用均熱ブロックを置いた周囲の温度に対して高いか低いかによって、内ケースと外ケースを構成する材料の膨張係数を高くするか低くするかを決定する。
【００３５】
まず、目標温度が周囲温度に対して高い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の高い材料を用いる。図４にこれを説明するための概念図を示した。まず、昇温前の状態（図中（ａ）の状態）において、内ケースは外ケースに挿入された状態である。この状態から昇温すると、内ケースおよび外ケースは熱によって膨張する。すると、外ケースの開口部の開口径（図中Ａ）は、熱による膨張によって広がる。また、外ケースに挿入された内ケースの断面径（図中Ｂ）も熱による膨張によって大きくなる。このとき、内ケースの材料は膨張係数の高い材料を用いているため、膨張の割合が高い。従って、内ケースは、外ケースを内側から外側方向に押すように固定される（図中（ｂ）の状態）。降温すると、先ほどの昇温とは逆に、外ケースと内ケースは収縮し、元の状態へと戻る（図中（ｃ）の状態）。元の状態となるため、内ケースは外ケースからスムーズに取り外すことが可能である。
【００３６】
一方、逆に内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の低い材料を用いた場合について図５を用いて説明する。まず、昇温前の状態（図中（ａ）の状態）において、内ケースは外ケースに挿入された状態である。この状態から昇温すると、前述と同様に、内ケースおよび外ケースは熱によって膨張し、外ケースの開口部の開口径（図中Ａ）は、熱による膨張によって広がる。また、外ケースに挿入された内ケースの断面径（図中Ｂ）も熱による膨張によって大きくなる。ことのき、外ケースを構成する材料は、膨張係数が高い材料を用いているため、膨張する割合が大きく、開口径が内ケースの断面径に比べて大きくなる。すると、内ケースはテーパーに沿って矢印の方向（下方向）に移動する（図中（ｂ）の状態）。降温すると、先ほどの昇温とは逆に、外ケースと内ケースは収縮する。このとき、（ａ）の状態から下方へ移動した内ケースは、移動した状態のままとなるため、外ケースの収縮によって外側から押さえつけられた状態となる。このような状態では、外ケースから内ケースを取り外すことが出来なくなってしまう。
【００３７】
次に、目標温度が周囲温度に対して低い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の低い材料で構成する。図６にこれを説明するための概念図を示した。まず、目標温度へ降温する前の状態（図中（ａ）の状態）において、内ケースは外ケースに挿入された状態である。この状態から降温すると、内ケースおよび外ケースは降温に伴い収縮する。すると、外ケースの開口部の開口径（図中Ａ）は、収縮によって狭まる。また、外ケースに挿入された内ケースの断面径（図中Ｂ）も降温によって小さくなる。このとき、内ケースの材料は膨張係数の低い材料を用いているため、膨張の割合が小さい。一方、外ケースは膨張係数が大きいため、開口径が小さくなる割合は、内ケースの断面径の収縮割合よりも大きくなり、外ケースが内ケースを外側から押し付ける状態（図中（ｂ）の状態）となる。昇温が開始されると、先ほどの降温とは逆に、外ケースと内ケースは膨張し、元の状態へと戻る（図中（ｃ）の状態）。元の状態へと戻るため、内ケースは外ケースからスムーズに取り外すことが可能である。
【００３８】
一方、逆に内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の高い材料を用いた場合について図７を用いて説明する。まず、目標温度へ降温する前の状態（図中（ａ）の状態）において、内ケースは外ケースに挿入された状態である。この状態から降温すると、内ケースおよび外ケースは降温に伴い収縮する。すると、外ケースの開口部の開口径（図中Ａ）は、収縮によって狭まる。また、外ケースに挿入された内ケースの断面径（図中Ｂ）も降温によって小さくなる。このとき、内ケースの材料は膨張係数の高い材料を用いているため、膨張の割合が大きい。一方、外ケースは膨張係数が小さいため、開口径が小さくなる割合は、内ケースの断面径の収縮割合よりも小さくなる。そのため、断面径が小さくなった内ケースは、テーパーに沿って矢印の方向（下方向）に移動する（図中（ｂ）の状態）。この状態から元の状態に戻るために昇温すると、先ほどの降温とは逆に、外ケースと内ケースは膨張する。このとき、（ａ）の状態から下方へ移動した内ケースは、下方へ移動した状態のままとなるため、内ケースの膨張によって外ケースを内側から押さえつけた状態となる。このような状態では、外ケースから内ケースを取り外すことが出来なくなってしまう。
【００３９】
このように、目標温度が恒温装置用均熱ブロックの設置された周囲温度に比べて高いかまたは低いかによって、内ケースおよび外ケースを構成する材料を膨張係数によって決めることで、内ケースが外ケースに固着するのを防ぐことが可能である。
【００４０】
本実施形態において説明した膨張係数の高い材料および低い材料としては、膨張係数の高い材料は、アルミニウムを主材とする材料で、膨張係数の低い材料は、銅を主材とする材料などである。従って、目標温度が周囲温度に対して高い場合、内ケースを構成する材料を、アルミニウムを主材とする材料、外ケースを構成する材料として、銅を主材とする材料を用い、逆に、目標温度が周囲温度に比べて低い場合、内ケースを構成する材料を、銅を主材とする材料、外ケースを構成する材料として、アルミニウムを主材とする材料を用いるとよい。
【００４１】
また、外ケースをアルミニウムとして、目標温度が周囲温度に対して高い場合、内ケースを構成する材料を、亜鉛を主材とする材料とし、目標温度が周囲温度に比べて低い場合、内ケースを構成する材料を、銅を主材とする材料として、内ケースのみを交換することで、目標温度が周囲温度に対して高い場合と低い場合に対応するように構成してもよい。
【００４２】
尚、本実施形態における外ケースの内径は外径に対して０．３以上の割合とすることが望ましい。これは、外ケースの外径に対する内ケースの外径が小さ過ぎる場合、昇温した際に、熱膨張によって先に示した外ケースの開口部の開口径（図中Ａ）が狭まってしまったり、逆に降温した際に、熱収縮によって、開口部の開口径が大きくなってしまったりするなど、上述したものと逆の現象が起こってしまう可能性があるからである。従って外ケースの外径に対する外ケースの内径は、０．３以上の割合とするのが望ましい。
＜実施形態２ 効果＞
【００４３】
本実施形態の恒温装置用均熱ブロックのように、目標温度が周囲温度に対して高い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の高い材料を用い、目標温度が周囲温度に比べて低い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の低い材料を用いることで、内ケースと外ケースの固着を防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
０１０１ 開口部
０１０２ 外ケース
０１０３ 内ケース
０１０４ 外テーパー部
０１０５ 内テーパー部
０１０６ センサ挿入穴
０２０１ 外ケース
０２０２ 内ケース
０２０３ 係止部
０２０４ フック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一端が開口した開口部を有する管状の外ケースと、
前記外ケースの開口部から挿入され、外ケースに内接する内ケースと、
の二重構造からなり、
前記外ケースは、内壁の少なくとも一部が、内ケースの挿入方向へ向かって狭まるようテーパー加工された外テーパー部を有し、
前記内ケースの外周は、外テーパー部に沿った内テーパー部を有し、
前記外ケースと前記内ケースは、前記外テーパー部および内テーパー部にて接触し、
前記外テーパー部および内テーパー部の少なくともどちらか一方は腐食防止メッキ処理がなされている恒温装置用均熱ブロック。
【請求項２】
目標温度が周囲温度に対して高い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の高い材料を用いる請求項１に記載の恒温装置用均熱ブロック。
【請求項３】
目標温度が周囲温度に比べて低い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の低い材料を用いる請求項１に記載の恒温装置用均熱ブロック。
【請求項４】
前記膨張係数の高い材料は、アルミニウムを主材とする材料で、
前記膨張係数の低い材料は、銅を主材とする材料からなる請求項２に記載の恒温装置用均熱ブロック。
【請求項５】
前記膨張係数の高い材料は、アルミニウムを主材とする材料で、
前記膨張係数の低い材料は、銅を主材とする材料からなる請求項３に記載の恒温装置用均熱ブロック。
【請求項１】
少なくとも一端が開口した開口部を有する管状の外ケースと、
前記外ケースの開口部から挿入され、外ケースに内接する内ケースと、
の二重構造からなり、
前記外ケースは、内壁の少なくとも一部が、内ケースの挿入方向へ向かって狭まるようテーパー加工された外テーパー部を有し、
前記内ケースの外周は、外テーパー部に沿った内テーパー部を有し、
前記外ケースと前記内ケースは、前記外テーパー部および内テーパー部にて接触し、
前記外テーパー部および内テーパー部の少なくともどちらか一方は腐食防止メッキ処理がなされている恒温装置用均熱ブロック。
【請求項２】
目標温度が周囲温度に対して高い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の高い材料を用いる請求項１に記載の恒温装置用均熱ブロック。
【請求項３】
目標温度が周囲温度に比べて低い場合、内ケースを構成する材料を、外ケースを構成する材料に比べて膨張係数の低い材料を用いる請求項１に記載の恒温装置用均熱ブロック。
【請求項４】
前記膨張係数の高い材料は、アルミニウムを主材とする材料で、
前記膨張係数の低い材料は、銅を主材とする材料からなる請求項２に記載の恒温装置用均熱ブロック。
【請求項５】
前記膨張係数の高い材料は、アルミニウムを主材とする材料で、
前記膨張係数の低い材料は、銅を主材とする材料からなる請求項３に記載の恒温装置用均熱ブロック。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−４７６１４（Ｐ２０１２−４７６１４Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９０４０９（Ｐ２０１０−１９０４０９）
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００１３３５２６）株式会社チノー (113)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００１３３５２６）株式会社チノー (113)
【Ｆターム（参考）】
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