(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路素子を所定の温度に維持する恒温槽であって、
前記回路素子を保持する保持ブロックと、
前記回路素子を加熱する発熱素子と、
前記発熱素子側から前記保持ブロック側に熱が伝わるように、前記保持ブロックの外表面に前記発熱素子を前記保持ブロックの外側から前記保持ブロックに取付け取り外しできる第１の接合手段と、
前記回路素子を加熱するとともに、前記発熱素子の発熱量を制御し、自身も発熱する発熱制御素子と、
前記発熱制御素子側から前記保持ブロック側に熱が伝わるように、前記保持ブロックの外表面に前記発熱制御素子を前記保持ブロックの外側から前記保持ブロックに取付け取り外しできる第２の接合手段と、
を含む恒温槽。
【請求項２】
請求項１に記載の恒温槽において、
前記第１及び前記第２の接合手段は、前記発熱素子と前記発熱制御素子との間に前記保持ブロックを挟み込むように接合すること、
を特徴とする恒温槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高抵抗素子等の回路素子を所定の温度に維持する恒温槽に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の恒温槽の構成図であり、図４（Ａ）は正面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のIV−IVB線で切断した状態を示す断面図である。
回路素子等である高抵抗素子（５００〜１００００ＭΩ）の抵抗温度係数は一般に大きく（１００〜２００ｐｐｍ／°Ｃ）、安定な微小電流増幅器（エレクトロメータ）を実現するためには、高抵抗素子を恒温化する必要がある。このために、高抵抗素子を一定温度に制御する恒温槽が使用されている。
【０００３】
図４に示す従来の恒温槽１０１は、回路素子としての高抵抗素子１０２と、絶縁材１０３と、シリンダブロック１０４と、ヒータ線１０５と、サーミスタ１０７と、シールド円筒１１１とを備えている。絶縁材１０３は、高抵抗素子１０２を収容するとともに高抵抗素子１０２を電気的に絶縁する部材である。絶縁材１０３は、高抵抗素子１０２の抵抗リード線１０２ａ，１０２ｂを支持して、高抵抗素子１０２を空間で保持する。シリンダブロック１０４は、絶縁材１０３を収容するアルミニウム製の円筒状部材であり、シリンダブロック１０４の中央部には、絶縁材１０３を介して高抵抗素子１０２が設置されている。ヒータ線１０５は、シリンダブロック１０４を加熱する発熱ヒータ（発熱素子）であり、シリンダブロック１０４の外周面に多数回巻き付けられている。サーミスタ１０７は、シリンダブロック１０４の温度を検出する部材であり、シリンダブロック１０４の端部に形成された収納穴１０４ａに埋め込まれている。シールド円筒１１１は、ヒータ線１０５の外周面を被覆して、ヒータ線１０５を電気的に遮蔽する円筒状部材である。シールド円筒１１１は、止めねじ１１１ａ，１１１ｂによってシリンダブロック１０４に固定されている。
【０００４】
従来の恒温槽１０１では、サーミスタ１０７が検出した温度信号を図示しない温度制御回路が設定温度と比較して、ヒータ線１０５に流れる電流を断続していた。そして、従来の恒温槽１０１では、シリンダブロック１０４及び高抵抗素子１０２の温度を一定に保ち、回路特性を安定化させていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の恒温槽１０１では、シリンダブロック１０４の周囲にヒータ線１０５を多数回巻き付けなければならず組立作業性が悪いという問題があった。
【０００６】
この発明の課題は、簡単に組み立てることができる恒温槽を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定するものではない。
請求項１の発明は、
回路素子（２）を所定の温度に維持する恒温槽であって、前記回路素子保持する保持ブロック（４）と、前記回路素子を加熱する発熱素子（５）と、前記発熱素子側から前記保持ブロック側に熱が伝わるように、前記保持ブロックの外表面に前記発熱素子を前記保持ブロック（４）の外側から前記保持ブロック（４）に取付け取り外しできる第１の接合手段（８ａ）と、前記回路素子を加熱するとともに、前記発熱素子の発熱量を制御し、自身も発熱する発熱制御素子（６）と、前記発熱制御素子側から前記保持ブロック側に熱が伝わるように、前記保持ブロックの外表面に前記発熱制御素子を前記保持ブロック（４）の外側から前記保持ブロック（４）に取付け取り外しできる第２の接合手段（８ｂ）と、を含む恒温槽（１）である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の恒温槽において、前記第１及び前記第２の接合手段は、前記発熱素子と前記発熱制御素子との間に前記保持ブロックを挟み込むように接合することを特徴とする恒温槽である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態についてさらに詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係る恒温槽の構成図であり、図１（Ａ）は正面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のI−IB線で切断した状態を示す断面図であり、図１（Ｃ）は側面図である。図２は、この発明の第１実施形態に係る恒温槽の温度制御回路を示す回路図である。なお、図４に示す部材と同一の部材は、対応する番号を付して詳細な説明を省略する。
【００１２】
恒温槽１は、高抵抗素子（回路素子）２を所定の温度に維持する装置である。恒温槽１は、図１に示す高抵抗素子２と、絶縁材３と、恒温ブロック４と、発熱素子５と、発熱制御素子６と、サーミスタ７と、接合手段８ａ，８ｂと、図２に示す温度制御回路９とを備えている。
【００１３】
恒温ブロック４は、高抵抗素子２及び絶縁材３を保持する保持ブロックである。恒温ブロック４の中央部には、絶縁材３を介して高抵抗素子２が収容され設置されている。恒温ブロック４の端部には、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、下部中央に収納穴４ａが形成されており、この収納穴４ａ内には温度検出用のサーミスタ７が収納され取り付けられている。恒温ブロック４の両側面には、発熱素子５及び発熱制御素子６がそれぞれ取り付けられている。
【００１４】
発熱素子５は、高抵抗素子２を加熱する抵抗器などである。この発熱素子５は、半導体素子の形状を表す記号がＴ０−２２０型である。発熱制御素子６は、高抵抗素子２が所定の温度に維持されるように、発熱素子５の発熱量を制御するトランジスタなどである。発熱制御素子６は、発熱素子５と形状が同一であるＴ０−２２０型である。
【００１５】
接合手段８ａは、発熱素子５側から恒温ブロック４側に熱が伝わるように、恒温ブロック４と発熱素子５とを接合する止めねじなどである。接合手段８ｂは、発熱制御素子６側から恒温ブロック４側に熱が伝わるように、恒温ブロック４と発熱制御素子６とを接合する止めねじなどである。接合手段８ａ，８ｂは、図１（Ａ）（Ｃ）に示すように、発熱素子５と発熱制御素子６との間に恒温ブロック４を挟み込むように接合して、発熱素子５及び発熱制御素子６によって恒温ブロック４を一体化させ保持させる。
【００１６】
温度制御回路９は、発熱素子５の発熱量を制御するための電気回路である。温度制御回路９は、図２に示すように、回路電圧（電源）Ｖと、基準電圧（電源）Ｖ0 と、抵抗ｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 ，Ｒと、トランジスタＴｒと、回路Ａとから構成されている。ここで、抵抗ｒ2 はサーミスタ７に対応し、抵抗Ｒは発熱素子５に対応し、トランジスタＴｒは発熱制御素子６に対応する。
【００１７】
次に、この発明の第１実施形態に係る恒温槽の動作を説明する。
図２に示す温度制御回路９は回路電圧Ｖで動作する。回路Ａの出力は、抵抗ｒ1 と抵抗ｒ2 による分圧値ｒ2 ・Ｖ／（ｒ1 ＋ｒ2）が基準電圧Ｖ0 に一致するように、トランジスタＴｒを介して抵抗Ｒに流れる電流をＯＮ／ＯＦＦ制御する。回路ＡのＯＮ／ＯＦＦ出力は、回路電圧Ｖ又はゼロであるために、トランジスタＴｒのベースには抵抗ｒ3 を介して回路電圧Ｖ又はゼロが印加されＯＮ／ＯＦＦのスイッチ動作となり、トランジスタＴｒ自身は発熱せずに、抵抗Ｒのみが発熱（Ｖ2 ／Ｒ）する。抵抗Ｒが発生する熱は、図１に示す恒温ブロック４を通過してサーミスタ７（抵抗ｒ2 ）に伝わり、サーミスタ７（抵抗ｒ2 ）が一定温度に制御されるとともに、恒温ブロック４も恒温化される。このように、温度のフィードバック制御によって、恒温ブロック４の恒温化動作が行われる。
【００１８】
この発明の第１実施形態に係る恒温槽には、以下に記載する効果がある。
この第１実施形態では、発熱素子５側から恒温ブロック４側に熱伝導するように、恒温ブロック４と発熱素子５とを接合手段８ａが接合する。このために、図４に示す従来の恒温槽１０１におけるシリンダブロック１０４にヒータ線１０５を巻き付ける作業が不要になる。その結果、巻線作業や巻線器が不要になるとともに恒温槽１の構成が単純になって、組立作業を大幅に改善することができる。
【００１９】
（第２実施形態）
図３は、この発明の第２実施形態に係る恒温槽の温度制御回路を示す回路図である。
この第２実施形態の温度制御回路１０は、第１実施形態の温度制御回路９に抵抗ｒ4 を加えたものである。図３に示す回路ＡのＯＮ／ＯＦＦ出力は、回路電圧Ｖ又はゼロであるために、トランジスタＴｒのベースには抵抗ｒ3 ，ｒ4 を介して電位Ｖ／２が加わる。トランジスタＴｒのベース・エミッタ間の順方向電圧は小さいので無視すると、抵抗Ｒには電位Ｖ／２が加わり、トランジスタＴｒのエミッタ・コレクタ間には電位Ｖ／２が加わる。このときに、抵抗Ｒ及びトランジスタＴｒに流れる電流はＶ／（２Ｒ）であるために、抵抗Ｒの発熱電力量は
（Ｖ／２）2 ／Ｒ＝Ｖ2 ／（４Ｒ）であり、トランジスタＴｒの発熱電力量は
Ｖ／２・Ｖ／（２Ｒ）＝Ｖ2 ／（４Ｒ）であり同量である。この状態でも、第１実施形態と同様に、温度のフィードバック制御によって、恒温ブロック４の恒温化動作が行われる。
【００２０】
この発明の第２実施形態に係る恒温槽には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第２実施形態では、高抵抗素子２を加熱するとともに発熱素子５の発熱量を発熱制御素子６が制御して、発熱制御素子６側から恒温ブロック４側に熱伝導するように、恒温ブロック４と発熱制御素子６とを接合手段８ｂが接合する。その結果、発熱制御素子６自身が積極的に発熱するために、発熱むらが少なくなるとともに恒温ブロック４の温度リップルが少なくなって、恒温槽１の温度分布が略均一になり回路特性を良好にすることができる。
【００２１】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。例えば、この実施形態では、止めねじ４ａ，４ｂによって発熱素子５及び発熱制御素子６を恒温ブロック４に取り付けているが、これらを接着剤などによって接合してもよい。また、この実施形態では、恒温化を必要とする素子として高抵抗素子２を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、基準電圧を発生するためのツェナーダイオードなどについてもこの発明を適用することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によると、発熱素子側から保持ブロック側に熱が伝わるように、保持ブロックと発熱素子とを接合手段によって接合するので、恒温槽を簡単に組み立てることができる。また、この発明によると、発熱素子側から保持ブロック側に熱が伝わるように、保持ブロックと発熱素子とを第１の接合手段が接合し、回路素子を加熱するとともに発熱素子の発熱量を制御する発熱制御素子側から保持ブロック側に熱が伝わるように、保持ブロックと発熱制御素子とを第２の接合手段が接合するので、発熱むらが少なくなって恒温槽の温度分布を略均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係る恒温槽の構成図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のI−IB線で切断した状態を示す断面図であり、（Ｃ）は側面図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る恒温槽の温度制御回路を示す回路図である。
【図３】この発明の第２実施形態に係る恒温槽の温度制御回路を示す回路図である。
【図４】従来の恒温槽の構成図であり、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のIV−IVB線で切断した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  恒温槽
２  回路素子
３  絶縁材
４  恒温ブロック（保持ブロック）
５  発熱素子（Ｒ）
６  発熱制御素子（Ｔｒ）
７  サーミスタ（ｒ2 ）
８ａ，８ｂ  接合手段
９，１０  温度制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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