(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面が球面形状となっている反応容器を保持してホットプレート付マグネチックスターラのホットプレートからの熱を前記反応容器に伝達し、反応容器内でマグネチックスターラの撹拌子によって撹拌されている試料液の温度制御を行うための恒温装置であって、上部中央に前記反応容器の底面形状に対応した半球形凹状面からなる容器収納部を形成した円柱状の恒温装置本体を、該恒温装置本体の平面中心点を通る鉛直面に沿った分割面によって複数のブロックに分割形成し、該恒温装置本体の外周面に、分割形成した各ブロックを前記平面中心点の方向に押圧する押圧手段を設けるとともに、該恒温装置本体の下部に前記ホットプレート上に載置される載置面を形成したことを特徴とする恒温装置。
【請求項２】
前記押圧手段は、前記半球形凹状面に収納される前記反応容器の最大外径を通る水平面に対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の恒温装置。
【請求項３】
前記ブロックの一つに温度センサを挿入するセンサ装着部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の恒温装置。
【請求項４】
前記恒温装置本体の外周面が金網で覆われていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の恒温装置。
【請求項５】
前記恒温装置本体に把手部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の恒温装置。
【請求項６】
前記恒温装置本体の外周を囲繞する円筒状の外周側部材を設け、該外周側部材を、該外周側部材の平面中心点を通る鉛直面に沿った分割面によって複数の外周ブロックに分割形成するとともに、該外周ブロックの外周面に、分割形成した各外周ブロックを前記恒温装置本体の外周面の方向に押圧する押圧手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の恒温装置。
【請求項７】
前記外周側部材の外周面が金網で覆われていることを特徴とする請求項６記載の恒温装置。
【請求項８】
前記外周側部材に把手部材が設けられていることを特徴とする請求項６又は７記載の恒温装置。
【請求項９】
前記恒温装置本体を上下方向に挿通可能な複数の貫通孔を一つの円周上に等間隔で形成した円柱状の恒温装置本体保持部材を有し、該恒温装置本体保持部材は、該恒温装置本体保持部材の平面中心点と前記貫通孔の平面中心点を通る鉛直面に沿った分割面によって複数の保持ブロックに分割形成するとともに、該保持ブロックの外周面に、分割形成した各保持ブロックを前記恒温装置本体保持部材の平面中心点の方向に押圧する押圧手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の恒温装置。
【請求項１０】
前記恒温装置本体保持部材の外周面が金網で覆われていることを特徴とする請求項９記載の恒温装置。
【請求項１１】
前記恒温装置本体保持部材に把手部材が設けられていることを特徴とする請求項９又は１０記載の恒温装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、恒温装置に関し、詳しくは、合成反応を行う合成反応用容器等の反応容器をあらかじめ設定された温度に保持するための恒温装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス製反応容器内に投入した試料を撹拌しながら加熱する機器として、ホットプレート付マグネチックスターラが広く用いられている。このホットプレート付マグネチックスターラを用いた場合、平底のビーカーや三角フラスコは、反応容器内の試料を十分に加熱することができるが、減圧下で加熱しながら撹拌する必要がある場合は、ビーカーや三角フラスコを真空槽内に収納した状態で行わなければならず、装置が大掛かりとなる問題がある。また、底部が球状の丸底フラスコやナス形フラスコの場合は、真空槽を必要とせずに減圧下で使用することができるが、ホットプレート付マグネチックスターラでは丸底フラスコやナス形フラスコ内の試料を加熱することができないため、ホットバスなどを用いて加熱する必要がある。
【０００３】
一方、反応容器内の試料を加熱（温度制御）する装置として、温度調整機能を有するアルミブロックに反応容器挿入穴を形成し、この反応容器挿入穴内に試験管などのガラス製反応容器を挿入して反応容器内の液体試料を所定温度に制御することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平２−４７５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、前記アルミブロックの反応容器挿入穴の形状を丸底フラスコやナス形フラスコに対応した球状とすることにより、丸底フラスコ等の反応容器の使用した場合の温度制御性を確保することは可能であるが、これらのガラス製の反応容器では、設定された公差寸法によって製品毎に外径が僅かに異なるため、反応容器の底面形状に対応した球面からなる反応容器挿入穴をアルミブロックに形成する場合、公差の範囲内で最大の外径を有する反応容器を反応容器挿入穴に挿入可能にするためには、最大外径の反応容器に対応した内径の球面を形成しなければならない。しかし、球面の内径を反応容器の最大外径に対応した内径にすると、外径が小さ目の反応容器を反応容器挿入穴に収納したときに、反応容器挿入穴の内周面と反応容器の外周面との間に隙間が発生して熱伝導性が低下するため、十分な温度制御性を得ることが困難であった。
【０００６】
そこで本発明は、底面が球面形状となっている反応容器内の試料をホットプレート付マグネチックスターラによって撹拌しながら精度よく温度制御することができる恒温装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の恒温装置は、底面が球面形状となっている反応容器を保持してホットプレート付マグネチックスターラのホットプレートからの熱を前記反応容器に伝達し、反応容器内でマグネチックスターラの撹拌子によって撹拌されている試料液の温度制御を行うための恒温装置であって、上部中央に前記反応容器の底面形状に対応した半球形凹状面からなる容器収納部を形成した円柱状の恒温装置本体を、該恒温装置本体の平面中心点を通る鉛直面に沿った分割面によって複数のブロックに分割形成し、該恒温装置本体の外周面に、分割形成した各ブロックを前記平面中心点の方向に押圧する押圧手段を設けるとともに、該恒温装置本体の下部に前記ホットプレート上に載置される載置面を形成したことを特徴としている。
【０００８】
さらに、本発明の恒温装置は、前記恒温装置本体の外周を囲繞する円筒状の外周側部材を設け、該外周側部材を、該外周側部材の平面中心点を通る鉛直面に沿った分割面によって複数の外周ブロックに分割形成するとともに、該外周ブロックの外周面に、分割形成した各外周ブロックを前記恒温装置本体の外周面の方向に押圧する押圧手段を設けたことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の恒温装置は、前記恒温装置本体を上下方向に挿通可能な複数の貫通孔を一つの円周上に等間隔で形成した円柱状の恒温装置本体保持部材を有し、該恒温装置本体保持部材は、該恒温装置本体保持部材の平面中心点と前記貫通孔の平面中心点を通る鉛直面に沿った分割面によって複数の保持ブロックに分割形成するとともに、該保持ブロックの外周面に、分割形成した各保持ブロックを前記恒温装置本体保持部材の平面中心点の方向に押圧する押圧手段を設けたことを特徴としている。
【００１０】
さらに、本発明の恒温装置における前記押圧手段は、前記半球形凹状面に収納される前記反応容器の最大外径を通る水平面に対応する位置に設けられていること、前記ブロックの一つに温度センサを挿入するセンサ装着部が設けられていること、前記恒温装置本体の外周面、前記外周側部材の外周面又は前記恒温装置本体保持部材が金網で覆われていること、前記恒温装置本体、前記外周側部材又は前記恒温装置本体保持部材に把手部材が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の恒温装置によれば、反応容器の底面形状に対応した半球形凹状面を複数のブロックに分割形成するとともに、各ブロックを外周から押圧するようにしているので、各ブロックの分割面が互いに当接したときの半球形凹状面の最小直径を、反応容器の公差範囲内の最小寸法に応じて設定することにより、公差の範囲内で最小寸法の反応容器を使用した場合でも、半球形凹状面の内周面と容器外周面との接触面積を十分に確保することができる。また、公差の範囲内で最大寸法の反応容器の場合は、各ブロックが離れて半球形凹状面が拡がることで反応容器を半球形凹状面内に保持することができ、各ブロックが外周から押圧されているので半球形凹状面の内周面と容器外周面との接触面積を十分に確保することができる。したがって、底面が球面形状となっている反応容器の外径が公差の範囲内で異なっていても、半球形凹状面の内周面と容器外周面との間に大きな隙間が発生して熱伝導が損なわれることがなく、丸底フラスコやナス形フラスコ内の試料液をホットプレート付マグネチックスターラによって撹拌しながら精度よく温度制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の恒温装置の第１形態例を示す斜視図である。
【図２】図３のII−II断面図である。
【図３】本発明の恒温装置の第１形態例を示す平面図である。
【図４】図５のIV−IV断面図である。
【図５】本発明の恒温装置の第２形態例を示す底面図である。
【図６】同じく底面側から見た斜視図である。
【図７】本発明の恒温装置の第３形態例を示す斜視図である。
【図８】同じく平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１乃至図３の第１形態例に示す恒温装置１０は、上部中央に反応容器１１の底面形状に対応した半球形凹状面からなる容器収納部１２を形成した円柱状の恒温装置本体１３を、該恒温装置本体１３の平面中心点を通り、互いに直交する一対の鉛直面に沿った分割面Ｃによって４個の収納ブロック１４，１４に分割形成したものであって、各収納ブロック１４の平面視は、中心角が９０度の同一形状の扇形状に形成されている。恒温装置本体１３の下部には、ホットプレート付マグネチックスターラのホットプレート１５上に載置される平面状の載置面１６が設けられ、該載置面１６の外周下面には、前記ホットプレート１５の外周を覆う状態に形成されたリング状突出部１７が設けられている。
【００１４】
また、恒温装置本体１３の外周面には、分割形成した各収納ブロック１４，１４を前記平面中心点の方向に押圧する押圧手段として、リング状のコイルスプリング１８ａ，１８ｂが上下２箇所に設けられている。各コイルスプリング１８ａ，１８ｂは、恒温装置本体１３の外周面に形成された周方向の凹溝１９ａ，１９ｂ内にそれぞれ装着されている。上方のコイルスプリング１８ａは、容器収納部１２内に保持される反応容器１１の最大外径を通る水平面に対応する位置に設けられている。
【００１５】
さらに、恒温装置本体１３の外周には筒状に形成した金網２０が装着されており、恒温装置本体１３の上部外周対向位置にそれぞれ設けられた一対の釣手装着孔２１ａに、把手部材としての釣手２１の両端が金網２０を貫通して回動可能、着脱可能に挿入されている。また、４個の収納ブロック１４の中の一つの収納ブロックには、センサ装着部となるセンサ取付孔２２が設けられている。
【００１６】
容器収納部１２を形成する球面の径は、反応容器１１の球状部における外径の公差の中心外径に対応した径に設定することが好ましい。例えば、５００ｍｌの丸底フラスコで、球状部の基準外径が１０９ｍｍ、公差が±１．５ｍｍの場合は、容器収納部１２の球面の直径は、公差の中心外径となる１０９ｍｍに設定することが好ましい。
【００１７】
一方、反応容器１１をセットする前の各収納ブロック１４は、前記コイルスプリング１８ａ，１８ｂによって外周から押圧されることで、隣接する収納ブロック１４同士の間の分割面Ｃは閉じた状態になるので、このときの容器収納部１２の開口部の径方向の寸法は、反応容器１１の球状部の公差の範囲内で最小寸法と同じ寸法乃至僅かに小さな寸法に設定しておくことが好ましい。例えば、前述の５００ｍｌの丸底フラスコの場合は、分割面Ｃを閉じたときの容器収納部１２の開口部の径方向の寸法を１０７．５ｍｍ乃至１０７ｍｍになるように設定することが好ましい。
【００１８】
このとき、恒温装置本体１３の上部に容器収納部１２を形成してから恒温装置本体１３を前記分割面Ｃに沿って切断することにより各収納ブロック１４を形成する場合、恒温装置本体１３の上部中央に、直径１０９ｍｍの半球面からなる容器収納部１２を形成してから、きりしろを２ｍｍとして切断することにより、容器収納部１２の開口部径方向寸法を１０７ｍｍにすることができる。
【００１９】
これにより、公差の範囲内で最小寸法となる外径が１０７．５ｍｍの５００ｍｌ丸底フラスコの下半部を容器収納部１２に挿入したときには、各収納ブロック１４が僅かに外周側に移動した状態で丸底フラスコの下半部が容器収納部１２内に収納されて保持された状態になる。このとき、各収納ブロック１４は、コイルスプリング１８ａ，１８ｂによって内周方向に押圧されているので、各収納ブロック１４の内周面と丸底フラスコの球状部外周面とがそれぞれ一部で確実に当接した状態となり、容器収納部１２の内周面と丸底フラスコの球状部外周面との間に大きな隙間が発生することはない。
【００２０】
また、公差の範囲内で最大寸法となる外径が１１０．５ｍｍの５００ｍｌ丸底フラスコの場合、丸底フラスコの球状部を容器収納部１２に挿入していくと、各収納ブロック１４がコイルスプリング１８ａ，１８ｂを伸ばしながら恒温装置本体１３の外周方向に移動することによって容器収納部１２が拡がるので、開口寸法が大きくなった状態の容器収納部１２内に外径が大きめの丸底フラスコの下半部を収納することができる。この場合も、各収納ブロック１４が、コイルスプリング１８ａ，１８ｂによって内周方向に押圧されているので、丸底フラスコの球状部外周面と、容器収納部１２の内周面との間に大きな隙間が発生することはない。
【００２１】
したがって、基準寸法に対して公差の範囲内であれば、反応容器球状部の実際の外径が異なっている場合でも、容器収納部１２の内周面と反応容器球状部外周面との間の熱伝導性を十分に確保することができるので、ホットプレート付マグネチックスターラのホットプレート１５の熱を各収納ブロック１４を介して反応容器１１に確実に伝達することができる。これにより、反応容器１１内でマグネチックスターラの撹拌子で撹拌されている試料液の温度を高精度で制御することができる。
【００２２】
また、上方のコイルスプリング１８ａを容器収納部１２内に保持される反応容器１１の最大外径を通る水平面に対応する位置に設けることにより、各収納ブロック１４を反応容器１１に向かって効果的に押圧することができ、容器収納部１２から反応容器１１が抜け出たりすることを防止するとともに、各収納ブロック１４の球状面を、より確実に反応容器１１に接触させることができる。
【００２３】
さらに、恒温装置本体１３の外周面を金網２０で覆うことにより、ホットプレート１５によって高温に加熱された恒温装置本体１３に手などが触れることを防止することができ、火傷などを負うこともなくなる。また、恒温装置本体１３に釣手２１を設けておくことにより、恒温装置本体１３が高温状態の場合でも、釣手２１を持って恒温装置を移動させることができる。加えて、反応容器１１内の試料液の温度制御は、試料液中に挿入した温度センサで検出した温度に基づいてホットプレート１５の温度を制御することで行うこともできるが、収納ブロック１４にセンサ取付孔２２を設け、このセンサ取付孔２２に温度センサを挿入して恒温装置本体１３の温度を検出することにより、温度制御の応答性の向上や制御性の向上を図ることができる。また、センサ取付孔２２を複数箇所に設けておくことにより、制御用とは別のモニタ用などの他の温度センサを挿入することができ、温度管理などの操作性を向上させることができる。
【００２４】
なお、恒温装置本体のブロック分割数は、２個以上であればよいが、熱伝導性を考慮すると３個以上であることが好ましく、各ブロックが同一形状であることが好ましい。さらに、ブロック分割数を多くするほど容器収納部１２と反応容器１１との接触面積を多くして熱伝導性を高めることができるが、恒温装置本体の切断加工を考慮すると、４個、６個又は８個が最適である。
【００２５】
また、恒温装置本体の上部は、対応する反応容器の大きさに応じた形状とすればよく、恒温装置本体の下部は、使用するマグネチックスターラのホットプレートの形状に応じた形状とすればよい。例えば、外径が大きな反応容器の場合は、下部の載置面外周部と上部とが同一外径の寸胴形状になってもよく、下部よりも上部が大径となったすり鉢状になってもよい。さらに、恒温装置本体の底面にリング状突出部を設けておくことにより、恒温装置をホットプレート上に安定した状態で載置しておくことができる。
【００２６】
さらに、把手部材は、前記釣手に限るものではなく、恒温装置の大きさや重量、使い勝手を考慮した形状のものを選択することができ、例えば、両手鍋や片手鍋のような把手形状とすることもでき、容易に着脱できる構造とすることも可能である。
【００２７】
図４乃至図６の第２形態例に示す恒温装置は、内外二重構造として内側を着脱交換可能とした例を示している。なお、以下の説明において、前記第１形態例に示した恒温装置の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２８】
本形態例に示す恒温装置３０は、上部中央に容器収納部１２を有するとともに４個の収納ブロック１４に分割形成された前記第１形態例と同様の円柱状の恒温装置本体１３と、該恒温装置本体１３の外周を囲繞する円筒状の外周側部材３１とで形成されている。外周側部材３１は、前記恒温装置本体１３の平面中心点と同じ点である外周側部材３１の平面中心点を通る鉛直面に沿った分割面Ｃによって４個の同一形状の外周ブロック３２，３２に分割形成されている。
【００２９】
外周ブロック３２の上部は、外周ブロック３２の上部外周面に設けられた周方向の凹溝３３に装着された押圧手段であるリング状のコイルスプリング３４により、分割形成した各外周ブロック３２が恒温装置本体１３の外周面の方向に押圧された状態で保持されており、外周ブロック３２の下部は、連結リング３５によって連結されて保持されている。連結リング３５は、各外周ブロック３２の底面中央部に対応した４箇所の位置に、径方向に長い長孔３５ａを、ビス頭を収納可能な長溝底部にそれぞれ形成したものであって、前記長孔３５ａを通して固定ビス３６を外周ブロック３２の中央部に形成した雌ねじ孔３２ａに螺着することにより、各外周ブロック３２を、長孔３５ａに沿って径方向に移動可能な状態で周方向に固定した状態としている。
【００３０】
また、連結リング３５の下面と、恒温装置本体１３の底面の載置面１６とは、同一平面上に位置するように形成されており、外周側部材３１の底部外周には、載置面１６より下方に突出してホットプレートの外周を覆う状態に形成されたリング状突出部３７が設けられている。これにより、恒温装置本体１３の載置面１６をホットプレート１５に当接させることができ、ホットプレート１５の熱を恒温装置本体１３に確実に伝達することができる。
【００３１】
さらに、恒温装置本体１３の外径と外周側部材３１の内径とは同一寸法となっており、容器収納部１２内に反応容器を収納して恒温装置本体１３の各収納ブロック１４が拡がった状態になったときでも、各収納ブロック１４の外面と各外周ブロック３２の内面とが面接触した状態を保つように形成している。コイルスプリング３４によって押圧される外周ブロック３２で恒温装置本体１３を保持しているので、恒温装置本体１３が外周側部材３１から抜け落ちることを防止できるとともに、外周ブロック３２と恒温装置本体１３との熱伝導性も向上させるようにしている。
【００３２】
このように恒温装置本体１３と外周側部材３１とで形成した恒温装置３０は、恒温装置本体１３と外周側部材３１とを着脱交換可能に形成することができるので、一つの外周側部材３１に対して、外径が同一で、容器収納部１２の大きさが異なる複数の恒温装置本体１３を組み合わせることが可能となる。したがって、ホットプレート付マグネチックスターラの保有数に対応した外周側部材３１を用意するだけで、使用する試料容器の容量の違い、同時に使用する同容量の試料容器の数などに応じた反応容器に対応することができ、全体としてのコストダウンや収納スペースの縮小が図れる。
【００３３】
図７及び図８の第３形態例に示す恒温装置４０は、複数の恒温装置本体１３を一つの恒温装置本体保持部材４１に着脱交換可能に保持した例を示している。
【００３４】
本形態例に示す恒温装置４０は、上部中央に容器収納部１２を有するとともに４個の収納ブロック１４に分割形成された前記第１形態例と同様の円柱状の恒温装置本体１３と、該恒温装置本体１３を同時に３個保持するための円柱状の恒温装置本体保持部材４１とで形成されている。恒温装置本体保持部材４１には、恒温装置本体１３を上下方向に挿通可能な３箇所の貫通孔４２が設けられている。この貫通孔４２は、恒温装置本体保持部材４１の平面中心点を通る一つの円周上に等間隔、本形態例では１２０度間隔で３箇所に形成されている。
【００３５】
また、恒温装置本体保持部材４１は、上部の外径を下部の外径と同一の寸胴形状とし、恒温装置本体保持部材４１の平面中心点と前記貫通孔４２の平面中心点とを通る鉛直面に沿った分割面Ｃにより、開き角度が１２０度の３個の扇形の保持ブロック４３に分割形成されている。保持ブロック４３は、前記第２形態例と同様に、下部が連結リングによって径方向に移動可能な状態で連結保持されており、上部外周に装着したコイルスプリングによって恒温装置本体保持部材４１の平面中心点の方向に押圧されている。
【００３６】
このように、前記ホットプレートの直径に対して球状部の外径が小さい小容量の反応容器を保持する恒温装置本体１３の場合は、ホットプレートの直径に対応した大きさの恒温装置本体保持部材４１を使用し、該恒温装置本体保持部材４１に形成した複数の貫通孔に、小容量の反応容器を保持する恒温装置本体１３をそれぞれ挿通した状態で使用することにより、一つのホットプレート付マグネチックスターラで複数の試料液を同一温度条件で加熱することができ、実験効率を大幅に向上させることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０…恒温装置、１１…反応容器、１２…容器収納部、１３…恒温装置本体、１４…収納ブロック、１５…ホットプレート、１６…載置面、１７…リング状突出部、１８ａ，１８ｂ…コイルスプリング、１９ａ，１９ｂ…凹溝、２０…金網、２１…釣手、２１ａ…釣手装着孔、２２…センサ取付孔、３０…恒温装置、３１…外周側部材、３２…外周ブロック、３２ａ…雌ねじ孔、３３…凹溝、３４…コイルスプリング、３５…連結リング、３５ａ…長孔、３６…固定ビス、３７…リング状突出部、４０…恒温装置、４１…恒温装置本体保持部材、４２…貫通孔、４３…保持ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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