JPS62142795A - 温度調節装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は電気泳動装置内の電子冷却板のように高電圧条
件で用いられる熱伝導性材料の温度調節装置に係り、特
に装置内電気回路あるいは装置取扱者の安全性を保障す
るために好適な温度調節装置に関する。

〔発明の背景〕

本発明を内蔵する電気泳動装置とは、平板状の電気泳動
用支持体（たとえばポリアクリルアミドゲル）を湿度調
節板の上に水平に載せ、支持体内の所定の位置に試料を
充填したのち支持体の両端に電圧を印加して、試料中の
成分を電気泳動的に分離するものである６通電時、この
支持体はジュール熱を発生し、温度上昇をもたらす、こ
の時。

このジュール熱を吸収し、試料蛋白質を失活させず泳動
像も乱さない適温、たとえば４℃付近の一定低温に制御
することが必要になる。さらに電気泳動分離像の分離度
、再現性などを高性能化するためにも支持体の温度コン
トロールが大きな要因となっている。この温度調節板状
は板状の熱伝導性材料と熱電素子を密着させた構成で、
この熱伝導材内部に設置した温度センサで熱伝導板上に
のせた泳動用支持体の温度を検出する。この温度モニタ
により熱電素子を作動させて、支持体の温度を追随性よ
く所定の温度に保つ機構になっている。

この熱伝導板に要求される条件は、■電気印加方向なら
びに熱電素子を密着させた厚さ方向に耐圧、即ち高絶縁
性であること、■泳動用支持体内に発生するジュール熱
を直ちに検出し、全面の温度を均一に所定の温度まで冷
やす、即ち高熱伝導性であること、■さらに泳動用支持
体との接触をよくするため平面度が出しやすいこと等で
ある０以上の条件を満足するものとして主として各種セ
ラミックス材が考えられる。元来熱伝導性と絶縁性は相
反する傾向があり、両者共充分満足させる材料は少ない
。したがって、従来は特開昭５７−４９８５２号公報に
見られるアルミナ使用のように熱伝導性は多少犠牲にし
て安全性のある高絶縁性材料を選ぶか、熱伝導性材料を
選んでも絶縁性を補うため表面に絶縁膜を塗布すること
によって結果的には全体として熱伝導性を損なうことに
なってる。

〔発明の［１的〕 本発明の目的は電気泳動装置の冷却板のように高電圧条
件下で用いる温度調節装置の熱伝導材に要求される高熱
伝導性、高絶縁性を合わせ持つとという厳しい条件を、
複合構造にすることで対処し、結果的に電圧泳動装置の
高性能化し、且つ安全性を確保することにある。

〔発明の概要〕

前述の温度調節板（冷却板）は泳動用の電圧（最大数ｋ
Ｖ）を印加する方向には５〜１０σ程度の距離があり、
絶縁性の許容範囲は広い。他方、熱電素子を密着させる
厚さ方向は熱伝導性が要求されることもあり、極力薄く
したい。さらに装置の大型化に伴ない、面積が広くなり
、いずれも絶縁性を低下させる方向にある。電気泳動用
電源から熱電素子への漏電は温度調節系電源の破壊ある
いは制御部の誤動作の原因になる。電気泳動電圧が高電
圧（数ｋＶ）であり、装置材料にかなりの絶縁性が要求
されるのに対し、熱電素子間に要求される耐圧は低い（
ＩＯＶ）。すなわちこの系においては泳動用の電源系か
らわずかにリークする電流から熱電素子を保護すること
が必要条件であり、熱電素子が接触する面の材料につい
ては絶縁性能は問題とならず、熱伝導性を優先して選択
出来る。

以上の観点から、熱電導板は内部に電気伝導層を設けた
三Ｅ４構造にすると、泳動電源系からわずかにリークす
る電流を電気伝導層から接地して熱電素子部を保護し、
全体として熱伝導性の優れたものになる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を詳細に説明する。

第１図は、本発明による電気泳動装置を示す概略断面図
である。泳動用支持体ゲル１は冷却板２の上に保持され
いている。冷却板２内には、温度計８１１を行う白金側
温体４が接着され取り付いている。冷却板２は、高絶縁
性の接着剤又はシリコンゴムで形成されろ接合部５を介
して泳動槽６に取り付けられている。冷却板２は；３層
構造で第１層目の熱伝導性絶縁性セラミックス３、接地
フした電気伝導層８と、第３層目の熱伝導性絶縁性セラ
ミフックス９から構成されている。第３層目のセラミッ
クス９の下方にペンチェ素子１０が水冷板１１の上に塔
載されて複数個配置されている。各々のベルチェ素子１
０は、直列に結合されており、温調器１２で制御される
ドライバー１３からの電圧で駆動される。ベルチェ素子
１０は、性質上電流の向きを反対とすることにより、冷
却、加熱が１つの素子で可能である。また水冷板１１に
は、矢印１４方向に水が流入流出しベルチェ素子１゜か
らの熱を外部へ運ぶ構造となっている。

泳動槽６には、その左右に溝１５が加工されており、こ
の溝１５内には電解液１６が入っている。

この液１６は、ろ紙１７によらゲル１と接している。液
１６中には電圧を印加する電極１８があり、高圧電源１
９に結合している６両端に高電圧を印加されたゲル１内
の試料は矢印２０方向に泳動される６以上の様な構造と
するとにより、第１層目のセラミックス３又は接合部５
を通ってペルチェ素子１０方向にリークする電流は、導
電性薄板８を通って接地７されるわけである。

第２図に、本発明に４１こる冷却板の３層構造の詳細断
面図を示す。ゲル３］の下部に熱発導性と絶絶性を合せ
持つセラミックス３２．電気伝導層３３と絶縁性セラミ
ックス３４で構成される冷却板が配置され、その下方に
熱電素子であるペルチェ素子３５が取り付いている。冷
却板材料としての−ＳｉＣ粉末に２％ＢＮを含む焼結体
（熱伝導率２７０　Ｗ／ｍｋ、　ＲＴ　、抵抗＄２Ｘ１
０”Ω・ｌ）をｍ独で用いた場合１００〜５００Ｘ４ｗ
＋のサイズで厚さ方向の抵抗はｔ、６ｘｔｏ’Ω　とな
り、仮に厚さ方向に１ｋＶ印加すると６０μ八程度の漏
電が見込まれる。−古本実施例を第１層目のセラミック
ス３２　（１００Ｘ５００Ｘ厚さ３．５ｍｎ＋）と第３
層目のセラミックス３４　（８５Ｘ４５０Ｘ厚さ１＋ｍ
＋）に上記のＳ　ｔ　Ｃ焼結体を用い、これと第２層目
の導電性材料に銀を充填した電導性接着剤（抵抗＄２Ｘ
１．Ｏ−’Ω１）、（８５Ｘ４５０Ｘ厚さ０．１ｎＩＪ
）で構成すると温度調節部へ漏電することもなく、熱伝
導性能は曝−材料の構成の場合と変らないものとなる。

尚、導電層は例えばＣｒ　−Ｎ　ｉ　−Ａ　１１を蒸着
したものを用いてもよい。第１層目のセラミックス；３
２と第３層目のセラミックス３４は必ずしも同一の熱伝
導率、抵抗率である必要はなく、用途に応じて最適の材
料を選択できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、第１層目のセラミックスも第；３層目
のセラミックスも高熱導性材質を使用出来る。さらに第
２層目の電導層も高熱伝導性であるため、全構成体が高
熱伝導性能を維持することが出来、漏電の対策が施され
ていることになる。しばしばこの種の装置では絶縁性を
確保するために熱伝導性を犠牲にしているが、第２層か
らの接地で効率的に問題にならない程度の絶縁性を有す
れば高熱伝導性能を充分に生かすことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による電気泳動装置斜視図の部分断面
図を示し、第２図は、本発明による冷却板の詳細断面図
を示す。 １・・・電気泳動用支持体、３・・・セラミックス、８
・・・４１？Ｊ性薄板、９・・・セラミックス、１０・
・・ペルチェ素子、１７，３・・・紙、２０・・・矢印
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱伝導性材料と熱電素子を組合わせた温度調節装置
   において、前記熱伝導性材料の内部に電気伝導層を設け
   てこの一端を接地し、高電圧電場で用いた場合でも第一
   層目の熱伝導材からわずかにリークする電流から第二層
   目の熱伝導材に接した熱電素子、及びその駆動回路を保
   護することを特徴とする温度調節装置。 ２、前記熱伝導性材料内部に挿入された電気伝導層とし
   て金属、導電性接着剤、あるいは両者を組合わせたもの
   を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の温度調節装置。 ３、前記電気伝導層の両面に接して存在する熱伝導性材
   料は同種あるいは異種の材料から構成されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の温度調節装置。