JPH02134480A - 流体自体の相変化を利用した流路の開閉制御弁及び開閉制御方法 - Google Patents

流体自体の相変化を利用した流路の開閉制御弁及び開閉制御方法

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JPH02134480A
JPH02134480A JP63283890A JP28389088A JPH02134480A JP H02134480 A JPH02134480 A JP H02134480A JP 63283890 A JP63283890 A JP 63283890A JP 28389088 A JP28389088 A JP 28389088A JP H02134480 A JPH02134480 A JP H02134480A
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    • Y10T137/6606—With electric heating element

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、流体の流路の開閉弁に係わり、特に生体物質
を含む溶液等の流体の流路を、該流体自体の凍結、融解
を利用して閉止ないし解放し得る開閉制御弁及び開閉制
御方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、血液やタン白等の生体物質等の試料を自動的に分
析ないし分離する装置においては、試料溶液等の流体の
流路の開閉には、例えば特公昭６３−５６９９にもみら
れるように、電磁弁が用いられるのが通例であった。こ
れは、電磁弁が流体の流路の開閉を電気的に制御できる
ので、自動化し易い点が評価されているためである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながらこの電磁弁を、生体物質を含む試料溶液等
の流体の流路の開閉に適用した場合には、次の問題点が
生ずる。
（１）電磁弁の内部の流路には、構造的に曲がり、急拡
大、象、縮小、凹凸が有るため、試料が内面に付着し易
い。
（２）機械的に弁体を弁座に押し付けるので、生体試料
に損傷を与え易く、また振動、騒音が発生する。
さて、これらの装置においては、−試料の分離ないし分
析を行った後、別の試料を取扱う際には、流路の洗浄を
行って試料の混合、汚染を防止するのが通例である。し
かしながら上記（１）にみるように、電磁弁はその内部
構造が複雑なため、付着試料が容易に落ちず、洗浄に時
間がかかっていた。
また、この種の装置では、試料に損傷を与えたり、振動
、騒音の発生は、できるだけ避ける必要がある。
本発明の目的は、電磁弁にみられた上記問題点を解消し
、血液やタン白等の生体物質等の試料を分離ないし分析
する装置、または機械的動作による開閉弁の通さない装
置に好適な、流路を自動的に開閉できる開閉制御弁及び
開閉制御方法を提供するにある。
〔課題を解決するための手段〕
ここで、従来技術の問題点が発生する原因を検討すると
、これらはいずれも機械的可動部を用いて、流路の開閉
を行うことに起因していることがわかる。
そこで上記目的を達成するため、本発明では機械的可動
部を用いることを避け、代りに流路内の溶液等の流体の
凍結、融解の相変化を利用して、流路の閉止ないし開放
を自動的に行わせるものである。
すなわち本発明の流体自体の相変化を利用した流路の開
閉制御弁は、熱電素子等を用いた電気的な作用で物体を
冷却、加熱する冷却加熱手段と、該冷却加熱手段の一方
の吸、発熱面に接合された熱伝達手段と、流路形成材に
より形成され前記熱伝達手段に埋設ないし接合された一
つもしくは複数の被冷却加熱流路と、前記冷却加熱手段
の他方の吸、発熱面に接合した熱交換手段と、冷却加熱
手段による吸熱、発熱作用を制御する制御手段とを含む
ものである。
また、開閉の応答性を増すため、冷却加熱手段を被冷却
加熱流路の周囲を囲うように配設したものである。
また、被冷却加熱流路の少なくとも一部を、熱伝達手段
それ自身の内部に形成したものである。
また、流路の閉止を確実に行うため、被冷却加熱流路の
断面積を、流れに沿って減少させ′たものである。
また、流路の閉止を確実に行うと共に、凍結時の体積膨
張による流路の破裂を防止するため、被冷却加熱流路の
中央部の断面積を極小としたものである。
また、流路の閉止を確実に行うため、被冷却加熱流路を
流れに沿って屈曲させたものである。
また、一つもしくはｌｌｋの流路の切替え制御を行うた
め、一つもしくはＵの主流路と、これら主流路のそれぞ
れに設けた分岐により分割された支流路と、これら支流
路のそれぞれに設けた被冷却加熱流路と、これら被冷却
加熱流路を接合ないし埋設した熱伝達手段と、これら熱
伝達手段に接合すると共に物体を冷却、加熱する冷却加
熱手段と、該冷却加熱手段の吸熱、発熱作用を制御する
制御手段を含むものである。
また、複数の流路の選択的開閉を行うため、複数の流路
のそれぞれに設けた被冷却加熱流路と、これら被冷却加
熱流路をそれぞれ接合ないし埋設した複数の熱伝達手段
と、これら熱伝達手段に一方の吸、発熱面を接合し、他
方の吸、発熱面を熱交換手段に接合した複数の冷却加熱
手段と、これら冷却加熱手段の吸熱、発熱作用をそれぞ
れ独立に制御する制御手段を含むものである。
上記の開閉制御弁において、被冷却加熱流路内の流体の
凍結、融解の制御は、通常温度センサを用いて行うが、
これは必ずしも必要で無く、タイマー等を用いた時間管
理により制御することができる。冷却加熱手段としては
直流電流の印加により異種の半導体の接合部で吸熱ない
し発熱作用を起こす熱電（ペルチュ）素子（サーモエレ
クトロモジュール）等が用いられる。更に冷却加熱手段
としては、電気的作用によるもの、例えばヒーター等も
使用される。熱伝達手段としては熱伝導率の良好な銅、
アルミニウム及びその合金、またはセラミックス等が用
いられるが、この他にヒートパイプや熱放射現象を利用
することができる。
更に、本発明には、流路内の流体自体を該流路の外部か
らの冷却、加熱により、凍結又は融解することによって
該流路を閉止又は開放させることを特徴とする流体自体
の相変化を利用した流路の開閉制御方法も含まれる。
〔作　用〕
上述のように構成された流路の開閉制御弁においては、
熱電素子等を用いた冷却加熱手段による吸熱、発熱が、
熱伝達手段を介して一つもしくは複数の被冷却加熱流路
に伝達され、該流路内部の溶液等の流体を凍結ないし融
解させるので、凍結部のせき止め作用による流路の閉止
、また凍結部の融解による流路の開放が行われ、開閉弁
の作用が生ずる。また、冷却加熱手段は制御手段により
電気的に制御Ｂされるので、一つもしくは複数の流路を
同時に、かつ自動的に開閉できる。
また、冷却加熱手段を被冷却加熱流路の周囲を囲うよう
に配設した場合には、冷却、加熱の能力が増すため、開
閉の応答性が向上する。
また、被冷却加熱流路の全体ないしその一部を熱伝達手
段それ自身の内部に形成した場合は、流路形成材を省略
できるので、構成の簡単化が図れる。
また、被冷却加熱流路の断面積を、流れに沿って減少さ
せた場合は、凍結部の下流側への移動が防止できるので
、流路の閉止を確実に行うことができる。
また、被冷却加熱流路の中央部の断面積を極小とした場
合は、流れの方向に拘らず流路の閉止が確実に行えると
共に、凍結時の体積膨張を被冷却加熱流路の上、下流側
に逃がすことができるので、流路の破裂防止を図ること
ができる。
また、被冷却加熱流路を、流れに沿って折り曲げた場合
は、凍結部の上、下流への移動が防止されるので、流路
の閉止を確実に行うことができる。
また、一つもしくは複数の主流路に分岐を設け、こうし
て分割された各支流路に被冷却加熱流路を設け、熱伝達
手段を介して冷却加熱手段によりこれら被冷却加熱流路
を冷却、加熱し、これら流路内の溶液を凍結ないし融解
させる場合は、一つもしくは複数の主流路の流路の切替
えを行うことができる。
また、複数の流路のそれぞれに被冷却加熱流路を設け、
熱交換手段を有する複数の独立な冷却加熱手段により熱
伝達手段を介してこれら被冷却加熱流路を冷却、加熱し
、これら流路内の溶液を凍結ないし融解させる場合は、
複数の流路の選択的な開閉を行うことができる。
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
但し、本発明はこの実施例により限定されるものでない
。
実施例１ 第１図において、熱電素子を用いて電気的に物体を冷却
、加熱する機能を持つ冷却加熱手段ｌの一端（吸熱側）
には、熱伝導率の良好な銅、アルミニウム及びその合金
、またセラミックス等より成る熱伝達手段２が接合され
ている。該熱伝達手段２の内部には、金属、セラミック
スないし合成樹脂等の流路形成材３で形成された円管状
の被冷却加熱流路４が埋設されている。一方、前記冷却
加熱手段１の他端（発熱側）には、この冷却加熱手段の
発熱を除去するためのフィン状の熱交換手段５が接合さ
れている。また、この冷却加熱手段１の冷却、加熱動作
の制御は、制御手段６により電気的に行われるが、本実
施例では前記熱伝達手段２の温度を、熱電対等の温度セ
ンサ７で検出し、被冷却加熱流路４の温度を制御するよ
うにしている。
この様に構成された流路の開閉制御弁において、波路の
開閉制御は次の様に行われる。最初に、流路を閉止する
場合について説明する。冷却加熱手段として用いている
熱電（ベルチェ）素子（サーモエレクトロモジュール）
は、直流電流の印加により異種の半導体の接合部で、吸
熱ないし発熱作用を起こすというペルチェ効果を利用し
たものである。この場合、吸熱、発熱量は、印加電流の
大小に対応し、また印加電流の極性の変換により、吸熱
、発熱の方向が逆転するという特性を持っている。そこ
で第１図では、先ず冷却加熱手段ｌの上端が吸熱側とな
るように制御手段６で制御ｎする。
この結果その上端に接合された熱伝達手段２は冷却され
、これが流路形成材３に伝達され、被冷却加熱流路４内
の流体を冷却する。こうして、該流路４内の流体、例え
ば溶液の温度は次第に低下し、凝固温度に到達した部分
で凍り始め、最終的には該流路４内が全て凍結する。制
御手段６は、温度センサ７によりこの凍結を検出したら
、印加電流値を調整して凍結部温度が凝固温度よりも低
い一定温度となる様に制御し、凍結状態を保つ。流路の
閉止作用は、こうしてできた凍結部が流路をせき止める
ことにより生ずる。この場合流体の流れの圧力が、凍結
部の流路壁面への固着力よりも大きくならない範囲で、
流路の閉止作用を期待することができる。なお、この流
路の閉止の過程では、冷却加熱手段１の下端は逆に発熱
するので、フィン状の熱交換手段５によりこの熱を除去
するようにしている。
次に、閉止状態にある被冷却加熱流路４を開放する場合
について説明する。制御手段６は、冷却加熱手段１に印
加する直流電流の極性を、冷却時とは逆に設定する。こ
れにより、その上端が発熱側となるので、熱伝達手段２
は加熱され、これが流路形成材３に伝わり、被冷却加熱
流路４内の凍結部の温度を次第に上昇させる。凍結部温
度が凝固温度になると融解が始まるが、制御手段６は温
度センサ７を用いて、凍結部が全て融解するまで加熱制
御を続ける。こうして、該流路４の内部は溶液のみとな
るので、流路の開放が行われることがわかる。なお、こ
の流路の加熱の過程では、冷却加熱手段１の下端は逆に
冷却されるので、熱交換手段５により熱を補充するよう
にしている。
上述の説明で明らかなように、本実施例における流路の
開閉は、全て電気的かつ自動的に行われ、機械的な動き
が無い。また、被冷却加熱流路４の内面形状は、電磁弁
に比較して極めて単純である。
さらに、生体物質等の試料溶液の保存手段としては、冷
凍保存が一般的に行われている。したがって、溶液の凍
結による流路の閉止を行っても、それによる生体物質へ
の影響は軽微である。これらにより、本実施例では次の
効果を期待できる。
（１）機械的可動部が無いため、流路の開閉による生体
物質への影響は軽微であり、また振動、騒音を発生しな
い。
（２）流路の内面形状が極めて簡単なため、生体物質の
流路内面への付着が少なく、かつ洗浄も容易である。
なお、流路形成材として電気絶縁性を有し、かつ熱伝導
率の高いセラミックスを用いた場合には、本開閉弁と溶
液とを電気的に絶縁することができるので、これら両者
の絶縁が必要な用途に対して適用し得る。
実施例２ 第２図は、被冷却加熱流路４が埋設された熱伝達手段２
の周囲に、熱交換手段５を有する複数の冷却加熱手段１
を接合したものである。本実施例においては、冷却加熱
手段が一つの場合に比べ、吸熱、発熱の熱量が増大する
ので、凍結、融解の速度が増し、流路の開閉の応答性が
向上するという効果が期待できる。
実施例３ 第３図は、円管状の被冷却加熱流路４の一部が、銅、ア
ルミニウムないしその合金等の熱伝導率の高い材質より
成る熱伝達手段２の内部に形成された例を示す０本実施
例では、被冷却加熱流路４の両端にはそれぞれパイプ８
が接合されており、該バイブ８の外側には熱伝導率の比
較的低いＰＴＦＥ、シリコン等の合成樹脂製のチューブ
９が挿入され、−本の流路を形成している。本実施例に
おいては、流路形成材が省略されていること、また被冷
却加熱流路４の断熱が良好なため、該流路４内の溶液の
冷却、加熱を効率的に行えるという効果が期待できる。
なお、試料の種類によっては、熱伝達手段として用いる
金属と化学的に反応したり、生物学的に適合しないこと
が有り得る。この場合には、該流路４の内面をＰＴＦＥ
等の樹脂の薄膜でコーティングすることが有効であり、
膜厚が薄い場合には、本実施例と同等の効果が期待でき
る。
実施例４ 第４図は、第３図に示した実施例における被冷却加熱流
路４を、図示のように２つの緩やかな外向きのテーパで
形成し、該流路４の断面積が外側のＡ、Ｂ部に比べ、中
央部の０部で極小となるように構成したものである。こ
の場合、流路の閉止力、すなわち流れの圧力に抗する力
は、凍結部の流路内壁への固着力だけでなく、凍結部の
圧縮変形に抗する力が加わる。このため、本実施例では
第３図の流路断面積が一定の場合に比較して、流路の閉
止をより確実に行えるという効果が期待できる。また、
流路の中央部の断面積を極小としているので、いずれの
向きの流れをも閉止できる。
さらに、凍結時に体積膨張を伴う溶液に対しても、膨張
分をテーパーに沿って外側に逃がせるので、流路が破裂
することを防止できる、という効果も期待できる。
なお、溶液の流れ方向が一方向の場合には、流れに沿っ
てその断面積が減少するように、流路を形成すれば良い
ことがわかる。
実施例５ 第５図は、複数流路の開閉弁の例を示したものである。
熱伝達手段２には、横方向にｍ列、縦方向にｎ段の被冷
却加熱流路４が形成されている。
したがって本実施例では、簡単な構成でありながら、一
つの冷却加熱手段により、多数の流路を同時に開閉制御
できる、という効果を期待できる。
実施例６ 第６図は、被冷却加熱流路の中央部の断面積を極小とす
る、別な実施例を示したものである。本実施例では、流
路形成材３として肉厚の薄い不銹鋼、銅等の細管ないし
可撓性の樹脂チューブを用い、これを熱伝達手段２にあ
けられた穴に挿入したものである。熱伝達手段２の穴の
断面形状は、図示のように外側のＡ、Ｂ部では円状、中
央の０部では周長が同一の楕円状としているので、その
断面積は中央部で極小値をとる。本実施例では、第４図
の実施例と同等の高い閉止力に加えて、被冷却加熱流路
４を含む流路全体を、継ぎ目の無い一本のバイブないし
チューブで形成できるので、製作が容易である、という
効果を期待できる。
なお、流路形成材３と熱伝達手段２の接合面には、熱エ
ポキシ樹脂等の接着材を充填することにより、両部材の
ずれの防止、また両部材間の熱抵抗の低下を図ることが
できる。
実施例７ 第７図は、被冷却加熱流路４の中央部の断面積を極小と
する、更に別な例を示したものである。
本実施例では、被冷却加熱流路４の中央部は内径が一定
な熱伝達手段２自身で形成され、この両端にはバイブ８
が接合されている。ここで、中央部Ｃの内径は、両端Ａ
、Ｂ部のバイブの内径よりも小としているので、該流路
の中央部の断面積が極小となることがわかる。本実施例
によれば、第４図の実施例と同等の高い閉止力に加えて
、単にバイブを流路両端に接合しただけなので、製作が
容易という効果を期待できる。
実施例８ 第８図は、被冷却加熱流路４の中央部の断面積を極小と
する、他の例を示したものである。本実施例では、熱伝
達手段２自身で形成された被冷却加熱流路４の中央部の
内面に、突起１０を設けたものである。本実施例によれ
ば、構造が簡単であるにもかかわらず高い閉止力が得ら
れる、という効果が期待できる。
実施例９ 第９図は、被冷却加熱流路４を流れに沿って屈曲させた
例を示す。本実施例では、該流路４の両端に接合するバ
イブ８の向きを、熱伝達手段２自身で形成された中央部
の流路と、一定の角度をなすように構成したものである
。この場合の流路の閉止力は、凍結部の流路内壁への固
着力だけでなく、曲り部での凍結部のせん断変形に抗す
る力が加わる。したがって本実施例によれば、流路の閉
止をより確実に行える、という効果が期待できる。
実施例１０ 第１０図は、第９図と同一の思想に基づくもう一つの例
を示したものである。本実施例では、熱伝達手段２自身
より成る被冷却加熱流路４の中央部を７字状に折り曲げ
、両端にはその内径が中央部と同一であるバイブ８を接
合したものである。この実施例では、第９図と同等の高
い閉止力が期待できるのに加え、屈曲部が一ケ所なので
製作が容易、という効果を期待できる。
なお、第９図及び第１０図の２例においては、被冷却加
熱流路４のほぼ中央部で、冷却加熱手段ｌとの距離が最
も小となる。このため、該流路４内の凍結は中央部から
始まり、凍結時の体積膨張分は該流路４の外側に逃げる
ので、流路の破裂を防止できる、という効果も期待でき
る。
実施例１１ 第１１図は、複数の流路の同時開閉の制御を、複数の冷
却加熱手段を用いて行う例を示している。
本実施例では、複数の被冷却加熱流路４を有する熱伝達
手段２の周囲を囲うように、複数の冷却加熱手段１を接
合したものである。本実施例では、複数流路の同時開閉
の応答性を高くできる、という効果が期待できる。
実施例１２ 第１２図及び第１３図は、同時に開閉する複数の流路の
数を、容易に変更できる構造の例を示したものである。
このうち第１２図は、複数個の被冷却加熱流路４が形成
された熱伝達手段２を複数段積み重ね、これらをボルト
１１により締結した例を示す。
また第１３図は、流路形成材３より成る複数の被冷却加
熱流路４を、該流路４が接する部分に凹状の溝を設けた
熱伝達手段２で挟み込み、これを何段か積み重ねてボル
ト１１により締結した例を示す。
いずれの例でも、同時開閉すべき流路の本数を、簡単に
変更できるという効果を期待できる。また第１３図の例
では、熱伝達手段２に形成した前記凹状の溝の中央部の
深さを小とすることにより、被冷却加熱流路４の中央部
の断面積を極小としているので、高い閉止力も期待でき
る。
実施例１３ 第１４図は、流路形成材３として可撓性を有する金属管
ないし樹脂チューブを用い、これを複数本まとめて、楕
円状をした熱伝達手段２の外周部に巻き付けた例を示す
。流れに沿っての流路の曲率が異なるので、流路の閉止
力として凍結部の内壁への固着力の外に、せん断変形に
抗する力が加わるため、高い閉止力が期待できる。また
、製作が極めて容易であるという効果がある。
実施例１４ 第１５図〜第１７図は、流路の切替弁として構成した例
である。第１５図において、主流路１２は分岐１３によ
り２つの支流路１４．１４’　に分けられている。
これらの支流路１４．１４’　には、一つの冷却加熱手
段１の上下の端面に接合された熱伝達手段２．２′の内
部に、被冷却加熱流路４．４′が形成されている。さて
、冷却加熱手段１を作動させない場合には、２つの支流
路１４．１４’　は共に開放状態である。ここで制御手
段（図示せず）により冷却加熱手段ｌの上、下がそれぞ
れ吸熱及び発熱側となるように制御１１すると、被冷却
加熱流路４は凍結して閉止するが、４′は開放状態を保
つ。冷却加熱手段１に印加する直流電流の極性を変換す
れば、逆に被冷却加熱流路４は開放状態となり、４′は
凍結して閉止する。このように本実施例においては、印
加電流の極性の変換により、流路の切替えが行えるとい
う効果を期待できる。
実施例１５ 第１６図は、切替え弁として構成した別の例を示す。第
１５図との相違点は、支流路１４．１４’　に形成され
た被冷却加熱流路４．４′のそれぞれに対し、異なる冷
却加熱手段１．１′を用いていること、またこれら冷却
加熱手段１．１′の発熱側を、共通の熱交換手段５に接
合している点にある。この結果本実施例では、第１５図
の例と同様の流路の切替え機能に加えて、２つの支流路
１４．１４’　を同時に閉止できること、また発熱側温
度の過度の上昇が防止できる、という効果がある。
実施例１６ 第１７図は、複数の流路に対する多連の切替弁として構
成した例を示す。第１６図との相違点は、複数の主流路
１２ｉ（ｉ＝１〜ｍ）が、対応する複数の分岐１３ｉに
よりそれぞれ複数の支流路１４ｉ、１４’ｉに分けられ
、これら支流路１４ｉ、１４’ｉは２つの熱伝達手段２
．２′内で、それぞれまとめて複数の被冷却加熱流路４
ｉ＋４’ｉを形成していることである。本実施例によれ
ば、分岐を有する複数の独立した流路を同時に切替えで
きる多連切替弁を得ることができる。
実施例１７ 第１８図及び第１９図は、複数の流路の選択的開閉弁の
構造を示したものである。第１８図において、互いに独
立な複数の冷却加熱手段１ｉ（ｉ＝１〜ｍ）の吸熱側に
は、それぞれ独立な被冷却加熱流路４１を有する熱伝達
手段２１が接合され、またその発熱側は、端面が平板状
の共通な熱交換手段５に接合されている。各冷却加熱手
段１１は、制御手段（図示せず）によりそれぞれ独立に
制御される。
したがって本実施例によれば、簡単な構成でありながら
、複数の独立な流路を選択的に開閉することができると
いう効果がある。
一方、第１９図に示す例が第１８図と相違する点は、互
いに独立な複数の冷却加熱手段ｉｔの発熱側を、中央に
管路１５を有する熱交換手段５の周囲に、円環状に接合
した点にある。ここで、管路１５はヒートパイプないし
冷却水の水路等を示し、冷却加熱手段１ｉの発熱を除去
するために用いられる。本実施例によれば、小形、コン
パクトな構成により、多数の流路の選択的開閉が行える
、という効果を期待できる。
実施例１８ 第２０図は、本発明による開閉弁を、複数流路の洗浄に
適用した実施例を示す。同図において、試料溶液の流れ
る複数の主流路１２ｉ−１２”１（ｉ＝１〜ｍ）と、こ
れらの主流路に洗浄液を導入する支流路１４１とは、分
岐１３ｉで接続されている。各支流路１４ｉは、冷却加
熱手段１に接合された熱伝達手段２の内部で、複数の被
冷却加熱流路４１を形成している。ここで、適用してい
る装置が分離ないし分析を行っている間は、冷却加熱手
段１により被冷却加熱流路４１を冷却して、各支流路１
４ｉを閉止状態としておく。一方洗浄を行う場合には、
各被冷却加熱流路４１を加熱して開放状態とし、各支流
路１４ｉから洗浄液を導入して、主流路１２ｉ−１２”
ｉを洗浄する。
本実施例によれば、複数の流路の洗浄を、小形コンパク
トな構成で実現できるので、例えば主流路の本数が数十
水にも及ぶ電気泳動装置の分取流路の洗浄を、好適に行
えるという効果がある。
〔発明の効果］ 本発明の開閉制御弁は、比較的単純な流路構造を持ち、
機械的可動部を有さす、かつ電気的制御が可能であるた
め、本発明によって生体物質等の試料を分離ないし分析
する装置、または機械的動作による開閉弁の適さない装
置に好適な自動開閉制御弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図〜第４
図は流路が一つの場合の本発明の実施例を示す構成図、
第５図〜第１４図は複数の流路に対する本発明の変形例
を示す構造図、第１５図〜第１７図は流路の切替弁とし
て構成した実施例を示す構造図、第１８図及び第１９図
は流路の選択的開閉弁として構成した実施例を示す断面
図、第２０図は流路の洗浄に適用した実施例を示す説明
図である。 １・・・冷却加熱手段、２・・・熱伝達手段、３・・・
流路形成材、４・・・被冷却加熱流路、５・・・熱交換
手段、６・・・制御手段、７・・・温度センサ、８・・
・パイプ、９・・・チューブ、１０・・・突起、１１・
・・ボルト、１２・・・主流路、１３・・・分岐、１４
・・・支流路、１５・・・管路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、物体を冷却、加熱する冷却加熱手段と、該冷却加熱
    手段の一方の吸、発熱部に接合された熱伝達手段と、前
    記熱伝達手段に埋設ないし接合された一つもしくは二つ
    以上の被冷却加熱流路と、前記冷却加熱手段の他方の吸
    、発熱部に接合した熱交換手段と、該冷却加熱手段によ
    る吸熱、発熱作用を制御する制御手段とを含み、前記冷
    却加熱手段による吸熱、発熱を、熱伝達手段を介して被
    冷却加熱流路に伝達し、該流路内の流体を凍結ないし融
    解させて、一つもしくは二つ以上の流路を閉止、または
    開放させることを特徴とする、流体自体の相変化を利用
    した流路の開閉制御弁。 ２、冷却加熱手段を被冷却加熱流路の周囲を囲うように
    配設したことを特徴とする、請求項１記載の流体自体の
    相変化を利用した流路の開閉制御弁。 ３、被冷却加熱流路の少なくとも一部を、熱伝達手段そ
    れ自身の内部に形成させることを特徴とする、請求項１
    記載の流体自体の相変化を利用した流路の開閉制御弁。 ４、被冷却加熱流路の断面積を、流れに沿って減少させ
    ることを特徴とする、請求項１記載の流体自体の相変化
    を利用した流路の開閉制御弁。 ５、被冷却加熱流路の中央部の断面積を極小とさせるこ
    とを特徴とする、請求項１記載の流体自体の相変化を利
    用した流路の開閉制御弁。 ６、被冷却加熱流路を流れに沿って屈曲させたことを特
    徴とする、請求項１記載の流体自体の相変化を利用した
    流路の開閉制御弁。 ７、一つもしくは二つ以上の主流路と、これら主流路の
    それぞれに設けた分岐により分割された支流路と、これ
    ら支流路のそれぞれに設けた被冷却加熱流路と、これら
    被冷却加熱流路を接合ないしは埋設した熱伝達手段と、
    これら熱伝達手段に接合し物体を冷却、加熱する冷却加
    熱手段と、該冷却加熱手段の吸熱、発熱作用を制御する
    制御手段とを含み、前記冷却加熱手段による吸熱、発熱
    量を、熱伝達手段を介して前記各支流路に設けた被冷却
    加熱流路に伝達し、これら流路内の流体を凍結ないし融
    解させて、一つもしくは二つ以上の主流路の流路の切替
    えを行うことを特徴とする、液体自体の相変化を利用し
    た流路の開閉制御弁。 ８、複数の流路のそれぞれに設けた被冷却加熱流路と、
    これら被冷却加熱流路をそれぞれ接合ないし埋設した複
    数の熱伝達手段と、これら熱伝達手段に一方の吸、発熱
    面を接合し、他方の吸、発熱面を熱交換手段に接合した
    複数の冷却加熱手段と、これら冷却加熱手段の吸熱、発
    熱作用を、それぞれ独立に制御する制御手段とを含み、
    前記冷却加熱手段を作動させ、対応する被冷却加熱流路
    内の流体をそれぞれ独立に凍結ないし融解させて、複数
    の流路の選択的な開閉を行うことを特徴とする、流体自
    体の相変化を利用した流路の開閉制御弁。 ９、冷却加熱手段が熱電素子又はヒーターであることを
    特徴とする請求項１乃至８のいずれかの項記載の流体自
    体の相変化を利用した流路の開閉制御弁。 １０、流路内の流体自体を該流路の外部からの冷却、加
    熱により、凍結又は融解することによって該流路を閉止
    又は開放させることを特徴とする流体自体の相変化を利
    用した流路の開閉制御方法。
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