(57)【要約】【課題】  周辺の空気に大きな温度変化勾配ΔＴａがあっても、許容できる温度変動幅ΔＴｂとなる空気を供給することができる空気温度安定装置を提供する。【解決手段】  分析装置筐体１０外部から分析装置筐体１０内部に空気が流通する第一流路と、第一流路を流通する空気と熱交換を行うための媒体が流通する第二流路とを有する熱交換器３０と、媒体を制御する制御部４０とを備える空気温度安定装置１であって、分析装置筐体１０外部から熱交換器３０の第一流路に空気を導くための筒状の放熱流路を有する放熱器６０を備える。【選択図】図１
0003186299.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
分析装置筐体外部から当該分析装置筐体内部に空気が流通する第一流路と、当該第一流路を流通する空気と熱交換を行うための媒体が流通する第二流路とを有する熱交換器と、
前記媒体を制御する制御部とを備える空気温度安定装置であって、
前記分析装置筐体外部から前記熱交換器の第一流路に空気を導くための筒状の放熱流路を有する放熱器を備えることを特徴とする空気温度安定装置。
【請求項２】
前記放熱流路の内部には、複数の流路が形成される仕切りが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の空気温度安定装置。
【請求項３】
前記放熱器は、前記熱交換器の第一流路の入口に取り付けることが可能となっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気温度安定装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の空気温度安定装置と、
分析装置本体と、
前記分析装置本体が内部に収納された分析装置筐体とを備えることを特徴とする分析装置。
【請求項５】
前記分析装置本体は質量分析装置であることを特徴とする請求項４に記載の分析装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、空気温度安定装置及びそれを用いた分析装置に関し、特に空気を用いて熱交換を行う熱交換器を備える空気温度安定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  環境温度の変動が問題となるような測定には、一般に空気温度安定装置が必要となる。このとき、測定の種類において許容できる温度変動幅によって、空気温度安定装置に要求される性能も変わる。例えば、許容できる温度変動幅が±５．０℃以内となる測定であれば、一般的な室内空調装置（空気温度安定装置）で対応可能であるが、許容できる温度変動幅が±０．５℃以内となる精密測定であれば、分析装置専用の精密空調機（空気温度安定装置）が必要になる（例えば、特許文献１参照）。そして、近年、温度変動幅が±０．１℃以内となる空気を分析装置に供給することができる精密空調機も開発されている（公序良俗違反につき、不掲載）。【０００３】
図３は、従来の精密空調機付分析装置の概略構成の一例を示す断面図である。精密空調機付分析装置１０１は、直方体形状の分析装置筐体１０と、分析装置筐体１０後部の吸気部１１に配置される熱交換器３０と、分析装置筐体１０内部に配置された分析装置本体２０及び熱交換器３０を制御する制御部４０と、分析装置筐体１０周辺の空気の環境温度Ｔａを検出する温度センサ５１とを備える。
【０００４】
熱交換器３０は、熱伝導率の高い金属で形成されており、分析装置筐体１０外部から分析装置筐体１０内部に空気を導くための第一流路と、溶媒（電気などによる熱エネルギー）が流通する第二流路とが接触するように形成されている。これにより、第二流路を流通する溶媒（電気などによる熱エネルギー）の熱Ｔ２と、第一流路を流通する空気の熱Ｔａとが金属を伝導して熱交換が行われるようになっている。なお、上記熱交換器に用いられる金属としては、例えば銅合金やアルミニウム等が挙げられる。
【０００５】
制御部４０は、温度センサ５１で検出された環境温度Ｔａと、入力装置等を用いて設定された設定温度Ｔｂ（例えば、１８℃〜３０℃の内から選択された所望の温度）とに基づいて、熱交換器３０の第二流路の温度Ｔ２を制御することにより、分析装置筐体１０内部に供給する空気の温度が温度Ｔａから設定温度Ｔｂとなるよう調整している。その結果、分析装置筐体１０内部の温度は、設定温度（Ｔｂ±０．１）℃となる。
【０００６】
ところで、このような精密空調機付分析装置１０１は、分析装置筐体１０周辺の空気を吸入するため、環境温度Ｔａを温度センサ５１で検出してから、第二流路の温度Ｔ２を制御するので、環境温度Ｔａに急変化ΔＴａがない場所で用いられることが使用条件となっている。例えば、従来の精密空調機付分析装置１０１では、使用条件として吸入温度変化勾配ΔＴａが±１．０℃／ｈ以内となることが要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２８３５００号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、人の出入りがある室内環境では、ドアの開閉時やエアコンのＯＮ／ＯＦＦの切替時等に温度変化勾配ΔＴａが約４．０℃／ｈとなるため、上述したような精密空調機付分析装置１０１では、そのときには温度変動幅ΔＴｂが±０．１℃以内となる空気を分析装置本体２０に供給することができなくなるという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本考案者らは、上記課題を解決するために、周辺の空気に大きな温度変化勾配ΔＴａがあっても、許容できる温度変動幅ΔＴｂとなる空気を分析装置本体２０に供給する方法について検討を行った。そこで、空気が熱交換器の第一流路に吸入される前に、温度変化勾配ΔＴａを緩やかにする目的で、設置する空間の制約や許容できる質量の制約等を考慮した上で、形状（表面積が大きくなるよう加工されている形状等）や寸法（放熱器の流路に沿った充分な長さと放熱器の流路に垂直な充分な断面積とをもつ寸法等）や材料（アルミニウム（Ａ１１００）等）や質量により適切な熱容量に設定した放熱器を設けることを見出した。例えば、熱交換器の第一流路の前段に１ｋｇのアルミニウム製の放熱器を設けたと仮定すると、下記式（１）のように９０４Ｊ／℃の熱容量をもつ放熱器が配置されることになる。
熱容量（Ｊ／℃）＝アルミニウム（Ａ１１００）の比熱×アルミニウムの質量
＝９０４（Ｊ／ｋｇ・℃）×１（ｋｇ）＝９０４  ・・・（１）
【００１０】
そして、このような１ｋｇのアルミニウム製の放熱器に相当する熱容量をもつ空気の体積は、下記式（２）のように０．７６ｍ３となる。なお、０．７６ｍ３の空気は、２ｍ×０．９ｍのドアが９０°開閉するときに描かれる軌跡１．２７ｍ３の約６０％の体積となる。
空気の体積（ｍ３）＝熱容量÷空気の比熱÷空気の密度
＝９０４（Ｊ／ｋｇ・℃）÷１００７（Ｊ／ｋｇ・℃（３００Ｋ））÷１．１７６（ｋｇ／ｍ３（３００Ｋ））＝０．７６  ・・・（２）
【００１１】
すなわち、本考案の空気温度安定装置は、分析装置筐体外部から当該分析装置筐体内部に空気が流通する第一流路と、当該第一流路を流通する空気と熱交換を行うための媒体が流通する第二流路とを有する熱交換器と、前記媒体を制御する制御部とを備える空気温度安定装置であって、前記分析装置筐体外部から前記熱交換器の第一流路に空気を導くための筒状の放熱流路を有する放熱器を備えることを特徴としている。
【００１２】
ここで、「第二流路を流通する媒体」としては、溶媒（空気や水）や電気などによる熱エネルギー等が挙げられる。
本考案の空気温度安定装置によれば、空気が熱交換器の第一流路に吸入される前に、熱容量が大きくなるよう加工された放熱流路を流通する。これにより、環境温度Ｔａが急に低く変化したときには、空気が放熱流路を流通する間に、放熱器に触れた空気に放熱器の熱量が授けられて空気の温度が高くなり、温度変化勾配ΔＴａ’の緩和された空気が熱交換器の第一流路に吸入される。一方、環境温度Ｔａが急に高く変化したときには、空気が放熱流路を流通する間に、放熱器に触れた空気の熱量が放熱器に奪われることで空気の温度が低くなり、温度変化勾配ΔＴａ’の緩和された空気が熱交換器の第一流路に吸入される。つまり、環境温度Ｔａの温度変化勾配ΔＴａを放熱器によって引き延ばすことができる。
【考案の効果】
【００１３】
以上のように、本考案の空気温度安定装置によれば、周辺の空気に大きな温度変化勾配ΔＴａがあっても、許容できる温度変動幅ΔＴｂとなる空気を供給することができる。また、放熱器によって熱交換器の第一流路に供給される空気の温度変化勾配ΔＴａ’を緩やかにすることができるので、熱交換器に要求される精密度も緩和することができて低コストで作製することが可能となる。さらに、放熱器は、熱交換器のように制御部等によって制御される必要がなく、吸気部等に設置されるだけでよく、また、可動部もないため耐久性がよい。
【００１４】
（その他の課題を解決するための手段および効果）
また、本考案の空気温度安定装置においては、前記放熱流路の内部には、複数の流路が形成される仕切りが形成されているようにしてもよい。
本考案の空気温度安定装置によれば、空気が熱交換器の第一流路に吸入される前に、表面積が大きくなるよう加工された放熱流路を流通する。よって、放熱器との熱量の受け渡しが効率的に行われる。
【００１５】
また、本考案の空気温度安定装置においては、前記放熱器は、前記熱交換器の第一流路の入口に取り付けることが可能となっているようにしてもよい。
本考案の空気温度安定装置によれば、従来のものにも取り付けることができる。
【００１６】
そして、本考案の分析装置においては、上述したような空気温度安定装置と、分析装置本体と、前記分析装置本体が内部に収納された分析装置筐体とを備えるようにしてもよい。
さらに、本考案の分析装置においては、前記分析装置本体は、質量分析装置であるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本考案の精密空調機付質量分析装置の概略構成例を示す断面図。
【図２】図１に示す放熱器の斜視図。
【図３】従来の精密空調機付分析装置の概略構成例を示す断面図。
【考案を実施するための形態】
【００１８】
以下、本考案の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本考案は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれる。
【００１９】
図１は、本考案の一実施形態である精密空調機付質量分析装置の概略構成の一例を示す断面図であり、図２は、図１に示す放熱器の斜視図である。なお、従来の精密空調機付分析装置１０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
精密空調機付質量分析装置１は、直方体形状の分析装置筐体１０と、分析装置筐体１０後部の吸気部１１に配置される熱交換器３０及び放熱器（受動放熱器）６０と、分析装置筐体１０内部に配置された分析装置本体２０及び熱交換器３０を制御する制御部４０と、分析装置筐体１０周辺の空気の環境温度Ｔａを検出する温度センサ５１とを備える。
【００２０】
放熱器６０は、上下方向に貫通する四角筒形状の金属製の外周壁６１と、外周壁６１の内部に設置された複数の金属製の四角形板状体（仕切り）６２とを有する。複数の金属製の四角形板状体６２は、それぞれ平行となるよう配置されている。これにより、上下方向に空気が流通する複数の放熱流路が形成されるとともに、放熱器６０は所定の質量と所定の表面積とを有することになる。このとき、放熱流路は、放熱流路に沿った充分な長さをもち、また、放熱器６０は、放熱流路に垂直な充分な断面積をもつようになっている。なお、上記外周壁や上記四角形板状体に用いられる金属としては、熱伝導率が低く、比熱の高いものが好適であって、例えば銅合金やアルミニウム等が挙げられる。
【００２１】
そして、放熱器６０の下端部は、熱交換器３０の第一流路の入口に取り付けられている。つまり、精密空調機付質量分析装置１は、従来の精密空調機付分析装置１０１に放熱器６０が取り付けられたものとなっている。なお、取り付けるための構造としては、一般的な公知の構造を用いればよい。
これにより、空気は、分析装置筐体１０外部から複数の放熱流路内部を流通した後、熱交換器３０の第一流路に吸入されるようになっている。そして、環境温度Ｔａが温度（Ｔａ−ΔＴａ）に変化したときには、温度（Ｔａ−ΔＴａ）の空気が複数の放熱流路の内部を流通する間に、温度Ｔａの放熱器６０に触れた空気に放熱器６０の熱量が授けられて空気の温度が高くなり、温度変化勾配ΔＴａ’の緩和された空気が第一流路に吸入される。一方、環境温度Ｔａが温度（Ｔａ＋ΔＴａ）に変化したときには、温度（Ｔａ＋ΔＴａ）の空気が放熱流路の内部を流通する間に、温度Ｔａの放熱器６０に触れた空気の熱量が放熱器６０に奪われることで空気の温度が低くなり、温度変化勾配ΔＴａ’が緩和された空気が第一流路に吸入される。このとき、熱交換器３０が、使用条件として吸入温度変化勾配ΔＴａが±１．０℃／ｈ以内となることが要求されていれば、熱交換器３０の吸入温度変化勾配ΔＴａが±１．０℃／ｈ以内となるよう、放熱器６０の形状や寸法や材料や質量により適切な熱容量を設定することになる。
【００２２】
以上のように、本考案の精密空調機付質量分析装置１によれば、大きな温度変化勾配ΔＴａがあっても、許容できる温度変動幅ΔＴｂとなる空気を供給することができる。また、放熱器６０によって熱交換器３０の第一流路に供給される空気の温度変化勾配ΔＴａ’を緩やかにすることがきるので、熱交換器３０に要求される精密度も緩和することができて低コストで作製することが可能となる。さらに、放熱器６０は、熱交換器３０のように制御部４０等によって制御される必要がなく、吸気部１１等に設置されるだけでよく、また、可動部もないため耐久性がよい。
【００２３】
＜他の実施形態＞
（１）上述した精密空調機付質量分析装置１では、放熱器６０は、上下方向に貫通する四角筒形状の金属製の外周壁６１と、外周壁６１の内部に上下方向に貫通する複数の流路に分割するよう設置された複数の金属製の四角形板状体６２とを有する構成を示したが、放熱器の構成は、これに限らず六角筒形状の集合体すなわち蜂の巣形状や、外周壁に四角板のフィンが形成されたものであってもよい。
【００２４】
（２）上述した精密空調機付質量分析装置１では、従来の精密空調機付分析装置１０１に放熱器６０を取り付けた構成を示したが、放熱器が内蔵された構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本考案は、例えば、空気を用いて熱交換を行う熱交換器を備える空気温度安定装置等に利用することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１：  精密空調機付質量分析装置
１０：  分析装置筐体
３０：  熱交換器
４０：  制御部
６０：  放熱器
【図１】
0003186299.tif 000003
【図２】
0003186299.tif 000004
【図３】
0003186299.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月30日(2013.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
環境温度の変動が問題となるような測定には、一般に空気温度安定装置が必要となる。このとき、測定の種類において許容できる温度変動幅によって、空気温度安定装置に要求される性能も変わる。例えば、許容できる温度変動幅が±５．０℃以内となる測定であれば、一般的な室内空調装置（空気温度安定装置）で対応可能であるが、許容できる温度変動幅が±０．５℃以内となる精密測定であれば、分析装置専用の精密空調機（空気温度安定装置）が必要になる（例えば、特許文献１参照）。そして、近年、温度変動幅が±０．１℃以内となる空気を分析装置に供給することができる精密空調機も開発されている。