JP4856494B2 - Flat plate flow path and manufacturing method thereof - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
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Description
本発明は、水道水,純水,アルコール,スラリー,浸食性の高い薬品等の液体或いはガス,水素,窒素等の気体等の各種流体の供給や排出等を行う流路を平板内に二次元的に集積し一体に形成することにより、薄肉でコンパクト性に優れ、継ぎ目がなくゴミ等が混入し難く、熱交換器、マイクロリアクタ、マイクロミキサー等として好適に用いることができる熱可塑性樹脂製の平板流路及びその製造方法に関する。 The present invention provides a two-dimensional flow path for supplying and discharging liquids such as tap water, pure water, alcohol, slurry, highly erodible chemicals or various fluids such as gas, gas such as hydrogen, nitrogen, etc. A flat plate made of thermoplastic resin that can be used suitably as a heat exchanger, microreactor, micromixer, etc. The present invention relates to a flow path and a manufacturing method thereof.
従来、半導体や液晶或いは医薬品,食品,化粧品等の製造設備や実験設備等において、各種流体の供給や排出等を行う配管は、チーズやエルボ等の管継ぎ手を用いて複数のチューブ等の管状部材を接続している。
しかしながら、チューブ等の管状部材を管継ぎ手等を介してねじ止め等で連結するものは管継ぎ手が大きく高価であるために接続部が大型化するとともに組立コストが増大し、さらに管継ぎ手内に隙間や段差が生じ易く、ゴミ等が滞留し、流体の滑らかな流れを妨げる原因となり信頼性に欠けるという問題点を有していた。
そこで、装置間の稼働部での配管や配管距離が定まらない場合には、チューブに曲げ加工を施し、コイル状に成形したものを薬液、溶剤、各種ガスの移送や各種実験装置、分析機器、半導体装置等の配管に用いることが提案されている。
また、チューブをコイル状に巻いて束ねたものや蛇行させて束ねたものを薬液や純水等が貯留されたタンクの中に沈設して熱交換器として用いることも提案されている。
Conventionally, pipes for supplying and discharging various fluids in manufacturing equipment and experimental equipment for semiconductors, liquid crystals, pharmaceuticals, foods, cosmetics, etc. are tubular members such as a plurality of tubes using pipe joints such as cheese and elbows. Is connected.
However, connecting a tubular member such as a tube by screwing or the like through a pipe joint or the like increases the connecting portion and increases the assembly cost because the pipe joint is large and expensive, and further, there is a gap in the pipe joint. In addition, there is a problem in that it is liable to cause a difference in level and is liable to cause a stagnation of dust and the like, which hinders a smooth flow of fluid and lacks reliability.
Therefore, when the piping and piping distance in the operating part between the devices are not fixed, the tube is bent, and the one molded into a coil shape is transferred with chemicals, solvents, various gases, various experimental devices, analytical instruments, It has been proposed to be used for piping of semiconductor devices and the like.
In addition, it has been proposed to use a tube in which a tube is wound in a coiled shape or a meandered bundle in a tank in which a chemical solution or pure water is stored and used as a heat exchanger.
一方、近年の環境負荷の低減や化学反応の高速化・高効率化に対する要求から、マイクロマシニング技術を用いてシリコンやガラス、プラスチック等の基板上に微小流路を形成し、その微小空間を各種の化学反応や分析の場として利用するマイクロリアクタが注目を浴びている。特に、数センチ角のチップ上に微細加工を施して、上記の微小流路を多数形成し、前処理、分離、検出、廃棄などの各工程を同時並行的に行なうように集積したものはマイクロチャンネルチップと呼ばれ、バイオ、医療、農業、環境などの各種分野において、分析技術や新規物質の合成手段等として期待されている。
従来のマイクロリアクタ(マイクロチャンネルチップ)は、基板上に微細加工によって反応流路を形成し、蓋板の反応流路上に対応する位置に、試料溶液を注入するための注入孔と、反応後の反応溶液を取出すための取出孔を形成して、この基板と蓋板を静電接合や熱圧着又はふっ酸による接合で一体化している。
マイクロリアクタ(マイクロチャンネルチップ)の反応流路内では、溶液との反応、分離、抽出、分析等が行なわれるので、基板と蓋板との接合においては、反応流路内への不純物等のコンタミネーションを防止して、化学的に安定な状態を維持すること、及び、基板と蓋板とが強固に接合し、試料溶液や反応溶液のリークが発生しないことなどが必要とされる。このため、基板と蓋板との接合においては、可能な限り低温で、電場などのない条件で接合することが望まれている。
On the other hand, in response to the recent demands for reducing environmental burdens and increasing the speed and efficiency of chemical reactions, microchannels are formed on substrates such as silicon, glass, and plastic using micromachining technology, and various microspaces are created. Microreactors used for chemical reactions and analysis are attracting attention. In particular, a microfabrication is performed on a chip of several centimeters square to form a large number of the above-mentioned micro flow paths, and integrated such that each process such as pretreatment, separation, detection, and disposal is performed in parallel. It is called a channel chip and is expected as an analytical technique and a means for synthesizing new substances in various fields such as biotechnology, medical care, agriculture, and the environment.
A conventional microreactor (microchannel chip) forms a reaction channel by microfabrication on a substrate, an injection hole for injecting a sample solution into a position corresponding to the reaction channel of the cover plate, and a reaction after the reaction An extraction hole for extracting the solution is formed, and the substrate and the cover plate are integrated by electrostatic bonding, thermocompression bonding, or bonding by hydrofluoric acid.
In the reaction channel of the microreactor (microchannel chip), reaction with the solution, separation, extraction, analysis, etc. are performed. Therefore, when the substrate and the cover plate are joined, impurities such as impurities in the reaction channel are contaminated. To maintain a chemically stable state, and to firmly bond the substrate and the cover plate so that the sample solution and the reaction solution do not leak. For this reason, in joining the substrate and the cover plate, it is desired to join at a temperature as low as possible and without an electric field.
例えば(特許文献1)には「少なくとも第1流体と第2流体とがその中で反応できる複数の流路をその中に有する1枚のリアクタプレートと、およびリアクタプレートと面平行関係で設けられるリザーバプレートとを含み、リザーバプレートが少なくとも第1流体用の第1リザーバと第2流体用の第2リザーバとをその中に有し、リアクタプレート内の複数の流路が少なくとも第1および第2リザーバと流体連通しているリアクタ。」が開示されている。
また、(特許文献2)には「基板と蓋板とが接合層を介して接合されており、接合層が、ふっ素系樹脂を主として含有する溶液を加熱処理して形成したふっ素系樹脂層や有機金属化合物の加水分解・脱水縮合生成物を加熱処理して形成した金属酸化物層であることを特徴とするマイクロチャンネルチップ。」が開示されている。
Further, (Patent Document 2) states that “a substrate and a cover plate are bonded via a bonding layer, and the bonding layer is formed by heat-treating a solution mainly containing a fluorine-based resin; A microchannel chip characterized in that it is a metal oxide layer formed by heat-treating a hydrolyzed / dehydrated condensation product of an organometallic compound. "
しかしながら上記従来の技術では、以下のような課題を有していた。
(1)チューブをコイル状に巻いて束ねたものや蛇行させて束ねたものは、嵩張り易く省スペース性に欠け、持ち運びや小型化が困難で取り扱い性、汎用性に欠けるという課題を有していた。
(2)(特許文献1)では、スリット状のマイクロチャネルが形成されたリアクタプレートの裏面に、マイクロチャネルと連通して流体を供給するための貫通スロットが形成されたガスケットを接合すると共に、リアクタプレートの表面を観察プレートで密封し、さらにトッププレートで保護しなければならず、構造が複雑で部品点数が多く、量産性に欠けるという課題を有していた。
また、複数のプレートを積層して接合するので、位置ずれが発生し易く、各々のプレートのパターンや材質の違いにより反りなどが発生し易く、流路の密閉性及び接合強度の信頼性に欠けるという課題を有していた。
更に、リアクタプレートに少なくとも2つのリザーバを有するリザーバプレートを積層するので、リアクタ全体の厚みが増し、省スペース性、取り扱い性に欠ける共に、リザーバのスロットとガスケットの貫通スロットとの位置決めが困難で組立作業性に欠けるという課題を有していた。
(3)(特許文献2)では、平板状の基板と蓋板を接合層を介して単純に貼り合わせるだけなので、平面度が確保することが困難で、特に基板や蓋板自身に反りがある場合には、接合強度が不足して漏れが発生し易く、信頼性に欠けるという課題を有していた。
However, the above conventional techniques have the following problems.
(1) Tubes wound in a coil and bundled or meandered and bundled have a problem that they are bulky and lack space saving, are difficult to carry and downsize, and are difficult to handle and versatile. It was.
(2) In (Patent Document 1), a gasket having a through slot for supplying fluid in communication with the microchannel is joined to the back surface of the reactor plate in which the slit-shaped microchannel is formed, and the reactor The surface of the plate must be sealed with an observation plate and further protected with a top plate, resulting in a complicated structure, a large number of parts, and lack of mass productivity.
In addition, since a plurality of plates are laminated and joined, misalignment is likely to occur, warpage is likely to occur due to differences in the pattern and material of each plate, and the sealing property of the flow path and the reliability of the joining strength are lacking. It had the problem that.
Furthermore, since the reservoir plate having at least two reservoirs is stacked on the reactor plate, the thickness of the entire reactor increases, and space saving and handling properties are lacking, and it is difficult to position the slot of the reservoir and the through slot of the gasket. There was a problem of lack of workability.
In (3) (Patent Document 2), since a flat substrate and a lid plate are simply bonded together via a bonding layer, it is difficult to ensure flatness, and the substrate and the lid plate are particularly warped. In such a case, there is a problem that the bonding strength is insufficient, leakage is likely to occur, and reliability is lacking.
本発明は上記従来の課題を解決するもので、各種流体の供給や混合、反応、排出等を行う配管が平板内に集積され一体化されることにより、薄肉でコンパクト性に優れると共に、小型化、軽量化が容易で取り扱い性に優れ、配管に隙間や段差,継ぎ目等がなくゴミ等が混入し難く、流体の流れが滑らかで流路内への不純物等のコンタミネーションを防止して、化学的な安定性に優れ、流体のリークを確実に防止できる信頼性に優れる平板流路の提供、及び各種流体の供給や混合、反応、排出等を行う配管を集積して一体に形成することができ、流路の設計の自由度が高く汎用性に優れると共に、寸法精度の再現性、接合強度及び密封の信頼性に優れる平板流路の製造方法の提供を目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and the pipes for supplying, mixing, reacting, and discharging various fluids are integrated and integrated in a flat plate, so that they are thin and excellent in compactness and downsized. Easy to reduce weight, easy to handle, no gaps, steps, seams, etc. in the pipes, difficult to mix dust, etc., smooth fluid flow and prevent contamination such as impurities in the flow path, chemical Providing a highly reliable flat plate flow path that can reliably prevent fluid leakage, and integrating and integrally forming pipes for supplying, mixing, reacting, and discharging various fluids An object of the present invention is to provide a method for producing a flat plate flow channel that has a high degree of freedom in designing the flow channel and is excellent in versatility, and is excellent in reproducibility of dimensional accuracy, bonding strength, and sealing reliability.
上記課題を解決するために本発明の平板流路及びその製造方法は、以下の構成を有している。
本発明の請求項1に記載の平板流路は、内部流路と、前記内部流路に連通して形成された少なくとも2つの開口流路と、を有する熱可塑性樹脂製の平板流路であって、前記内部流路が、下部基板の表面に形成された凹条流路溝と、前記凹条流路溝の周壁の上端側に形成された傾斜部と、前記凹条流路溝に覆設され前記傾斜部で前記下部基板に熱融着されて前記下部基板と一体化された閉塞部材と、で形成されている構成を有している。
この構成により、以下のような作用を有する。
(1)熱可塑性樹脂製の下部基板と閉塞部材を直接、熱融着することができるので、接合強度を高くすることができると共に、下部基板と閉塞部材を一体化し接合斑やピンホ−ル等の発生を防止でき、内部流路を流れる流体の漏れ等を防止することができる。
(2)2以上の開口流路と連通した内部流路が、下部基板と閉塞部材で挟まれて形成されているので、チーズやエルボ等の管継ぎ手が不要で配管をコンパクト化して薄肉化することができると共に、配管に隙間や段差,継ぎ目等がなくゴミ等が混入し難く、流体の流れが滑らかで製造設備等のコンタミネーションコントロール,マイクロバブルの発生の抑制や流量管理等を容易に行うことができる。
(3)内部流路と連通した少なくとも2以上の開口流路を有するので、開口流路とチーズやエルボ等の管継ぎ手やチューブ等の管状部材等を接続することができ、容易に既存の配管の途中にも組込むことができる。また、開口流路に各種管継ぎ手やチューブ等の管状部材を形成できる。
(4)下部基板と閉塞部材が平板状に一体化されて内部流路が形成されるので、軽量で取扱いが容易で組立作業性に優れる。
(5)下部基板に形成した凹条流路溝に閉塞部材を覆設することにより内部流路を形成するので、内部流路のパターンを自在に形成することができ、汎用性、設計自在性に優れる。特に急角度で曲がったり、交差したりすることがないように流路の直線部と直線部との接続部を円弧等で曲線状に形成することにより、流体の流れがスムーズになり、圧力損失を低減でき、流体へのストレスや気泡の発生を防止できる。
(6)内部流路に連通して形成された少なくとも2つの開口流路を有するので、1つの開口流路を供給口、もう1つの開口流路を排出口として、流体を循環させたり、2つ以上の開口流路からそれぞれ異なる種類の流体を供給し、内部流路の中で混合、反応させて残りの1つの開口流路から取り出したりすることができる。
(7)凹条流路溝に覆設された閉塞部材を凹条流路溝の周壁の上端側に形成された傾斜部で下部基板に熱融着して一体化するので、凹条流路溝と閉塞部材の位置合わせが容易で位置ずれを防止でき、下部基板や閉塞部材に反りなどがあっても両者を確実に密着させてリークの発生を防ぐことができ、内部流路の形状安定性、接合強度及び密封の信頼性に優れる。
In order to solve the above problems, the flat plate flow channel and the manufacturing method thereof according to the present invention have the following configurations.
The flat plate flow channel according to
This configuration has the following effects.
(1) Since the lower substrate made of a thermoplastic resin and the closing member can be directly heat-sealed, the bonding strength can be increased, and the lower substrate and the closing member are integrated to form bonding spots, pinholes, etc. Can be prevented, and leakage of fluid flowing through the internal flow path can be prevented.
(2) Since the internal flow passage communicating with two or more open flow passages is formed by being sandwiched between the lower substrate and the closing member, pipe joints such as cheese and elbows are unnecessary, and the piping is made compact and thin. In addition, there are no gaps, steps, joints, etc. in the piping, and it is difficult for dust to enter, and the flow of fluid is smooth. Contamination control of manufacturing equipment, etc., suppression of microbubble generation and flow rate management are easily performed. be able to.
(3) Since it has at least two or more open flow passages communicating with the internal flow passage, the open flow passage can be connected to a pipe joint such as cheese or elbow, a tubular member such as a tube, etc. Can be incorporated in the middle. Moreover, tubular members, such as various pipe joints and tubes, can be formed in the open channel.
(4) Since the lower substrate and the blocking member are integrated into a flat plate shape to form the internal flow path, it is lightweight, easy to handle, and excellent in assembly workability.
(5) Since the internal channel is formed by covering the groove channel groove formed on the lower substrate, the pattern of the internal channel can be freely formed, and versatility and design flexibility Excellent. In particular, the flow of fluid is smoothed and pressure loss is achieved by forming the connecting part of the straight line part of the flow path in a curved line with an arc etc. so that it does not bend or intersect at a steep angle And can prevent stress on the fluid and generation of bubbles.
(6) Since there are at least two open flow channels formed in communication with the internal flow channel, fluid can be circulated using one open flow channel as a supply port and the other open flow channel as a discharge port. Different types of fluids can be supplied from two or more open channels, mixed and reacted in the internal channels, and taken out from the remaining one open channel.
(7) Since the closing member covering the groove channel groove is integrated by heat fusion to the lower substrate at the inclined portion formed on the upper end side of the peripheral wall of the groove channel groove, the groove channel The groove and closing member can be easily aligned to prevent misalignment, and even if the lower substrate or closing member is warped, they can be brought into close contact with each other to prevent the occurrence of leaks, and the internal flow path shape is stable. Excellent in reliability, bonding strength and sealing reliability.
ここで、下部基板及び閉塞部材を形成する熱可塑性樹脂としては、耐薬品性、耐熱性に優れ機械的強度の高いものが好ましく、四フッ化エチレン(PTFE,PFA,FEP,ETFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のフッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン等が好適に用いられる。
内部流路の断面形状は、凹条流路溝の断面形状によって決定され、略矩形状、略逆三角形状、略半円状などの様々な形状に形成することができる。尚、内部流路の幅は、一定である必要はなく、場所に応じて広狭自在に形成することができる。内部流路の途中を幅広に形成するだけで、簡便に緩衝部や混合部(液溜まり部)を設けることができる。また、凹条流路溝の底部や周壁部に段差状や傾斜状の凹凸を設けた場合、流体の流れを乱流にして熱だまりや流体の短絡通過(ショートパス)を防止できる。これにより、熱交換器や循環式のケミカルヒータ等として使用した場合、流路内部の一部が極端に高温になったり、熱交換の効率が落ちたりすることを防止できる。
内部流路は1本の流路だけでなく、途中で複数の流路に分岐させたり、逆に複数の流路を1本に集合させたりすることもできる。1本の流路の中で断面積は一様でもよいし、段階的に断面積を増減させることや、断面積の異なる流路を接続することもできる。
また、1つの平板流路の中に複数の独立した(連通しない)内部流路を形成した場合、種類の異なる流体が流れる複数の配管を集積することができ省スペース性に優れる。
尚、傾斜部は、凹条流路溝の周壁部の上端側と下部基板の表面との間を面取りするようにして形成することができる。
Here, as the thermoplastic resin forming the lower substrate and the closing member, those having excellent chemical resistance and heat resistance and high mechanical strength are preferable, such as tetrafluoroethylene (PTFE, PFA, FEP, ETFE), polyfluoride. Fluorine resins such as vinylidene (PVDF), polyether ether ketone, and the like are preferably used.
The cross-sectional shape of the internal channel is determined by the cross-sectional shape of the groove channel groove, and can be formed in various shapes such as a substantially rectangular shape, a substantially inverted triangular shape, and a substantially semicircular shape. The width of the internal channel does not need to be constant, and can be formed to be wide or narrow depending on the location. A buffer part and a mixing part (liquid reservoir part) can be provided simply by forming the middle of the internal flow path wide. Further, when a stepped or inclined unevenness is provided on the bottom or peripheral wall of the groove channel groove, the flow of fluid can be turbulent to prevent accumulation of heat and short circuit passage (short path) of the fluid. Thereby, when it uses as a heat exchanger, a circulation type chemical heater, etc., it can prevent that the one part inside flow path becomes extremely high temperature, or the efficiency of heat exchange falls.
The internal flow path is not limited to a single flow path, and can be branched into a plurality of flow paths in the middle, or conversely, a plurality of flow paths can be aggregated into one. The cross-sectional area may be uniform in one flow path, the cross-sectional area may be increased or decreased in stages, or flow paths having different cross-sectional areas may be connected.
Further, when a plurality of independent (not communicating) internal flow paths are formed in one flat flow path, a plurality of pipes through which different types of fluids flow can be integrated, resulting in excellent space saving.
The inclined portion can be formed by chamfering between the upper end side of the peripheral wall portion of the groove channel groove and the surface of the lower substrate.
開口流路は内部流路の端部だけでなく任意の位置及び方向に任意の数だけ設けることができる。また、各々の開口流路の径は同一である必要はなく、それぞれ異なっていてもよい。流体の物性や複数の流体を混合する際の混合比などに応じて、開口径を適宜、選択できる。
開口流路には、チューブ,パイプ等の管状部材、チーズ,エルボ等の管継ぎ手、圧力センサの受圧部,リークセンサの感知部,温度センサのセンサ部,流量計の発信部や受信部等の各種計測器類、バルブ,フランジ等の端部を接続することができる。管状部材,管継ぎ手,計測器類等の端部は、ねじ止め等で連結してもよいし、溶着により接合してもよい。流量計の場合、既存の流量計の発信部と受信部を平板流路の開口流路に接続するようにしてもよいし、流量計の測定流路に相当する部分を平板流路の内部流路として形成しておき発信部や受信部のみを配設するようにしてもよい。
また、開口流路の外周に凹条や凸条等の嵌合接続部を形設したり、円周上に固定用のねじ孔を穿設したりした場合、管継ぎ手や計測器類等を容易に接続することができ、施工性に優れる。
An arbitrary number of open channels can be provided not only at the end of the internal channel but also at any position and direction. Moreover, the diameter of each opening flow path does not need to be the same, and may differ from each other. The opening diameter can be appropriately selected according to the physical properties of the fluid, the mixing ratio when mixing a plurality of fluids, and the like.
The open channel includes tubes, pipes and other tubular members, cheese and elbow pipe joints, pressure sensor pressure sensing parts, leak sensor sensing parts, temperature sensor sensor parts, flow meter transmitters and receivers, etc. Ends of various measuring instruments, valves, flanges, etc. can be connected. Ends of tubular members, pipe joints, measuring instruments and the like may be connected by screws or the like, or may be joined by welding. In the case of a flow meter, the transmitter and receiver of an existing flow meter may be connected to the open channel of the flat plate flow channel, or the portion corresponding to the measurement flow channel of the flow meter may be connected to the internal flow of the flat flow channel. It may be formed as a path and only the transmitter and receiver may be provided.
In addition, when fitting and connecting parts such as ridges and ridges are formed on the outer periphery of the opening channel, or when screw holes for fixing are drilled on the circumference, pipe joints, measuring instruments, etc. It can be connected easily and has excellent workability.
尚、下部基板の形状としては、略矩形状や略円形状以外に略L字型、略T字型、略十字型等の様々な形状に形成することができる。
この平板流路は、内部流路が、一体化された下部基板と閉塞部材によって密閉されているので、表面にアルミニウム等の熱伝導性のよい金属板を貼着し、加熱用ヒータを配設するだけで、薄型でコンパクトな循環式ケミカルヒータとして使用することができる。
また、壁の厚さを薄くして熱伝導性を向上させることにより、熱交換器として好適に用いることができる。
In addition, as a shape of a lower board | substrate, it can form in various shapes, such as a substantially L shape, a substantially T shape, and a substantially cross shape other than a substantially rectangular shape or a substantially circular shape.
Since this flat plate channel is sealed with an integrated lower substrate and a closing member, a metal plate with good thermal conductivity such as aluminum is attached to the surface, and a heater for heating is provided. By simply doing, it can be used as a thin and compact circulating chemical heater.
Moreover, it can use suitably as a heat exchanger by reducing the thickness of a wall and improving thermal conductivity.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の平板流路であって、前記下部基板及び前記閉塞部材の少なくともいずれか一方が化学式(化1)、(化2)、(化3)で表されるパーフルオル化エーテルの1種以上を改質剤として添加して重合されたPTFE(以下、改質PTFEとする)又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成されている構成を有している。
この構成により、請求項1の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)下部基板及び閉塞部材の少なくともいずれか一方を改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成することにより、加工が容易で量産性に優れると共に、寸法精度の再現性、密封の信頼性に優れる。
(2)下部基板や閉塞部材を改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成することにより、化学的安定性、耐腐食性に優れ、純水だけでなく、浸食性の高い薬品、溶剤などの様々な流体を用いることができ、付加価値が高く、汎用性、耐久性に優れる。
Invention of
With this configuration, in addition to the operation of the first aspect, the following operation is provided.
(1) By forming at least one of the lower substrate and the closing member with a modified PTFE or a resin composition containing the modified PTFE as a main component, processing is easy and excellent in mass productivity, and reproducibility of dimensional accuracy. Excellent sealing reliability.
(2) By forming the lower substrate and the blocking member with modified PTFE or a resin composition containing modified PTFE as a main component, it is excellent in chemical stability and corrosion resistance, and is not only pure water but also erodible. Various fluids such as high chemicals and solvents can be used, and it has high added value and excellent versatility and durability.
ここで、改質PTFEとしては、その懸濁重合時に次の化学式(化1)、(化2)、(化3)で表されるパ−フルオル化エ−テルの1種以上を改質剤として添加して重合されたPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)が用いられる。
組成物として配合される他の合成樹脂としてはPFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル重合体)、PTFE等があげられる。
PFAを加えることにより、熱融着時間の短縮化が図られ、コストを低減することができる。また、従来のPTFEを加えることにより熱融着時の保形性を向上できると共に、希釈剤として優れコストを低減できる。
Here, as the modified PTFE, at least one of the perfluorinated ethers represented by the following chemical formulas (Chemical Formula 1), (Chemical Formula 2), and (Chemical Formula 3) is used as a modifier during the suspension polymerization. PTFE (polytetrafluoroethylene) polymerized by adding as is used.
Examples of other synthetic resins blended as the composition include PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether polymer), PTFE, and the like.
By adding PFA, the heat fusion time can be shortened and the cost can be reduced. In addition, the addition of conventional PTFE can improve the shape retention at the time of heat-sealing, and can be excellent as a diluent and can reduce the cost.
PFAの配合量としては1wt%〜95wt%、好ましくは1wt%〜80wt%が用いられる。1wt%よりも少なくなるにつれ添加効果が認められ難く、また80wt%よりも多くなるにつれ、熱融着時の保形性が低下し、内部流路の寸法精度の低下を招き易くなる傾向がある。特に、95wt%より多くなるにつれ、内部流路の変形が発生し易くなる傾向が顕著になり好ましくない。
従来のPTFEの配合量としては1wt%〜90wt%、好ましくは1wt%〜70wt%が用いられる。1wt%よりも少なくなるにつれ添加効果が認められ難く、また70wt%よりも多くなるにつれ、接合強度の低下を招き易くなる傾向がある。特に、90wt%よりも多くなるにつれ、接合が不十分となり漏れ等が発生し易くなる傾向が顕著になり好ましくない。
The amount of PFA used is 1 wt% to 95 wt%, preferably 1 wt% to 80 wt%. As the content becomes less than 1 wt%, the effect of addition is less likely to be recognized, and as the content exceeds 80 wt%, the shape retention at the time of heat-sealing decreases, and the dimensional accuracy of the internal flow path tends to decrease. . In particular, as the amount exceeds 95 wt%, the tendency of the internal flow path to be easily deformed becomes remarkable, which is not preferable.
A conventional PTFE content is 1 wt% to 90 wt%, preferably 1 wt% to 70 wt%. As the content is less than 1 wt%, the effect of addition is less likely to be recognized, and as the content exceeds 70 wt%, the bonding strength tends to decrease. In particular, as the content exceeds 90 wt%, the tendency of the joining to become insufficient and leakage or the like is likely to occur becomes remarkable.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の平板流路であって、前記開口流路に連通し前記下部基板又は前記閉塞部材の表面若しくは側面に突出して形成又は配設された外部接続部を備えている構成を有している。
この構成により、請求項1又は2の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)開口流路に連通し下部基板又は閉塞部材の表面若しくは側面に突出して形成又は配設された外部接続部を備えているので、外部接続部を介して開口流路に管継ぎ手や計測器類等を容易に接続することができ施工性に優れる。
A third aspect of the present invention is the flat plate flow path according to the first or second aspect, wherein the flat flow path is formed or disposed in communication with the open flow path so as to protrude from a surface or a side surface of the lower substrate or the closing member. And having an external connection portion.
With this configuration, in addition to the operation of the first or second aspect, the following operation is provided.
(1) Since it has an external connection portion that communicates with the open flow path and is formed or disposed so as to protrude from the surface or side surface of the lower substrate or the blocking member, a pipe joint or measurement is provided in the open flow path via the external connection portion. Equipment and the like can be easily connected, and workability is excellent.
ここで、外部接続部は削り出しにより下部基板又は閉塞部材と一体に形成してもよいし、PFAをパイプ状や各種継ぎ手形状等に形成したものを嵌着後、溶着してもよい。
外部接続部に雄ねじ部や雌ねじ部を形設した場合、管継ぎ手や計測器類等の接続を簡便に行うことができ組立作業性、メンテナンス性に優れる。また、外部接続部を介して複数の平板流路を直列或いは並列に接続することができる。特に、複数の平板流路を積層するようにして接続した場合、流路の長い配管を省スペースに収めることができる。その場合、各々の平板流路の内部流路のパターンは任意に選択することができ、複雑な配管を簡便に実現することができ生産性、汎用性に優れる。
Here, the external connection portion may be formed integrally with the lower substrate or the closing member by cutting, or may be welded after fitting a PFA formed in a pipe shape or various joint shapes.
When a male thread part or a female thread part is formed in the external connection part, it is possible to easily connect a pipe joint, a measuring instrument, etc., and it is excellent in assembling workability and maintainability. In addition, a plurality of flat plate flow paths can be connected in series or in parallel via the external connection portion. In particular, when a plurality of flat plate flow paths are connected so as to be stacked, piping having a long flow path can be stored in a space-saving manner. In that case, the pattern of the internal flow path of each flat plate flow path can be arbitrarily selected, complicated piping can be easily realized, and the productivity and versatility are excellent.
本発明の請求項4に記載の平板流路の製造方法は、熱可塑性樹脂製の下部基板の表面に上面側の幅が広く下面側の幅が狭い台形状の断面を有する嵌合凹条溝を形成する嵌合凹条溝形成工程と、前記嵌合凹条溝の深さ方向に前記嵌合凹条溝の底面部と連続して凹条流路溝を形成する凹条流路溝形成工程と、熱可塑性樹脂製の上部基板の表面に前記嵌合凹条溝に嵌合される台形状の断面を有する嵌合凸条部を形成する嵌合凸条部形成工程と、一端が前記下部基板及び/又は前記上部基板の表面若しくは側面に開口し前記凹条流路溝と連通する空気孔を穿設する空気孔穿設工程と、前記嵌合凹条溝に前記嵌合凸条部を嵌合させるように前記下部基板に前記上部基板を覆設する基板積層工程と、前記下部基板と前記上部基板を加熱して前記嵌合凹条溝と前記嵌合凸条部の斜辺同士を熱融着させ前記凹条流路溝の開口部を前記嵌合凸条部で閉塞して内部流路を形成する内部流路形成工程と、を備えている構成を有している。
この構成により、以下のような作用を有する。
(1)凹条流路溝形成工程により、嵌合凹条溝の深さ方向に嵌合凹条溝の底面部と連続して凹条流路溝を形成するので、嵌合凹条溝に嵌合凸条部を嵌合しても凹条流路溝が潰れることがなく、確実に内部流路を形成することができ、寸法精度の再現性に優れる。
(2)嵌合凹条溝が、上面側の幅が広く下面側の幅が狭い台形状の断面を有し、嵌合凸条部が、嵌合凹条溝に嵌合される台形状の断面を有することにより、基板積層工程で下部基板に上部基板を覆設した際に、嵌合凹条溝に嵌合凸条部を簡便に嵌合させることができ、位置決めが容易で、熱融着による位置ずれが発生し難く、流路形状の信頼性に優れる。
(3)下部基板の嵌合凹条溝と上部基板の嵌合凸条部を熱融着して一体化することができ、内部流路を流れる流体の漏れ等を確実に防止することができる。
(4)嵌合凹条溝が、上面側の幅が広く下面側の幅が狭い台形状の断面を有することにより、嵌合凹条溝と嵌合凸条部の斜辺同士を密着させて接触面積を拡大することができるので、母材である下部基板や上部基板自体に反り等が発生している場合でも、嵌合凸条部で凹条流路溝の開口部を確実に閉塞して内部流路を形成することができ、接合強度及び密封の信頼性を向上させることができる。
(5)空気孔穿設工程で一端が下部基板の表面若しくは側面に開口し凹条流路溝と連通する空気孔を穿設することにより、後工程の内部流路形成工程において下部基板及び上部基板を加熱した際に、凹条流路溝の内部で膨張した空気を空気孔から下部基板の外部に逃がすことができ、上部基板の嵌合凸条部を下部基板の嵌合凹条溝に密着させて確実に凹条流路溝を閉塞して内部流路を形成することができる。
(6)下部基板に形成した凹条流路溝の開口部を嵌合凸条部で閉塞して内部流路を形成できるので、凹条流路溝形成工程において、下部基板の面内に任意のパターンで二次元的に流路を形成することができ、流路の設計の自由度が高く汎用性に優れる。
(7)嵌合凸条部形成工程により、上部基板の表面に嵌合凹条溝に対応させて嵌合凸条部を形成するので、様々なパターンに形成される嵌合凸条部を上部基板で一体に取り扱うことができ、基板積層工程で下部基板と上部基板を積層するだけで内部流路を形成でき、部品点数が少なく、施工性、量産性に優れる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a flat plate channel manufacturing method comprising: a fitting groove having a trapezoidal cross section having a width on the upper surface side and a width on the lower surface side on the surface of the lower substrate made of thermoplastic resin. And a groove groove forming step for forming a groove groove continuously with the bottom surface of the fitting groove in the depth direction of the fitting groove. A fitting ridge forming step for forming a fitting ridge having a trapezoidal cross section fitted into the fitting groove on the surface of the upper substrate made of thermoplastic resin, and one end of the step An air hole drilling step for drilling an air hole that opens on the surface or side surface of the lower substrate and / or the upper substrate and communicates with the groove channel groove; and the fitting protrusion on the fitting groove A substrate laminating step of covering the lower substrate with the lower substrate so as to fit, and heating the lower substrate and the upper substrate to form the fitting groove An internal flow path forming step of heat-sealing the oblique sides of the fitting ridges and closing the openings of the concave channel grooves with the fitting ridges to form internal channels. It has the composition which is.
This configuration has the following effects.
(1) Since the groove channel groove is formed in the depth direction of the fitting groove groove continuously with the bottom surface portion of the fitting groove groove by the step of forming the groove channel groove, Even if the fitting ridges are fitted, the groove channel groove is not crushed, the inner channel can be formed reliably, and the reproducibility of dimensional accuracy is excellent.
(2) The fitting groove has a trapezoidal cross section in which the width on the upper surface side is wide and the width on the lower surface side is narrow, and the fitting protrusion is fitted to the fitting groove. By having a cross section, when the upper substrate is covered with the lower substrate in the substrate laminating process, the fitting protrusion can be easily fitted into the fitting groove, positioning is easy, and heat fusion is performed. Misalignment due to wearing hardly occurs, and the flow path shape is highly reliable.
(3) The fitting groove of the lower substrate and the fitting protrusion of the upper substrate can be integrated by heat fusion, and leakage of fluid flowing through the internal flow path can be reliably prevented. .
(4) Since the fitting groove has a trapezoidal cross section with a width on the upper surface side and a width on the lower surface side, the oblique sides of the fitting groove and the fitting protrusion are brought into close contact with each other. Since the area can be expanded, even if warpage or the like occurs in the lower substrate or the upper substrate itself that is the base material, the opening of the groove channel groove is reliably closed with the fitting protrusion. An internal flow path can be formed, and joint strength and sealing reliability can be improved.
(5) In the air hole drilling step, an air hole having one end opened on the surface or side surface of the lower substrate and communicating with the concave channel groove is formed, so that the lower substrate and the upper substrate are formed in the internal channel forming step in the subsequent step. When the substrate is heated, the air expanded inside the groove channel groove can escape from the air hole to the outside of the lower substrate, and the fitting protrusion on the upper substrate becomes the fitting groove on the lower substrate. The inner channel can be formed by tightly closing and closing the concave channel groove.
(6) Since the internal channel can be formed by closing the opening of the concave channel groove formed on the lower substrate with the fitting convex part, in the concave channel groove forming step, it is arbitrary in the plane of the lower substrate The flow path can be formed two-dimensionally with this pattern, and the flow path design is highly flexible and versatile.
(7) Since the fitting ridges are formed on the surface of the upper substrate in correspondence with the fitting grooves on the surface of the upper substrate, the fitting ridges formed in various patterns are placed on the top. It can be handled integrally with the substrate, the internal flow path can be formed by simply laminating the lower substrate and the upper substrate in the substrate laminating process, the number of parts is small, and the workability and mass productivity are excellent.
ここで、下部基板及び上部基板を形成する熱可塑性樹脂は請求項1及び2で説明したものと同様である。
内部流路形成工程における加熱温度Tは、熱可塑性樹脂の種類によっても異なるが、改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物を使用する場合は、250℃≦T≦450℃であることが好ましい。加熱温度Tが250℃よりも低くなるにつれ未接合部が発生し易くなる傾向があり、加熱温度Tが450℃よりも高くなるにつれ合成樹脂が劣化し機械的強度が低下し易くなる傾向があり、いずれも好ましくない。
嵌合凹条溝形成工程と凹条流路溝形成工程は、いずれを先に行ってもよいが、嵌合凹条溝形成工程で嵌合凹条溝を形成した後に凹条流路溝形成工程で凹条流路溝を形成した場合は、凹条流路溝の加工深さを浅くすることができ量産性に優れると共に、凹条流路溝の上端側で潰れや変形などが発生せず、形状安定性に優れる。
Here, the thermoplastic resin forming the lower substrate and the upper substrate is the same as that described in
The heating temperature T in the internal flow path forming step varies depending on the type of the thermoplastic resin, but when using a modified PTFE or a resin composition mainly composed of the modified PTFE, 250 ° C. ≦ T ≦ 450 ° C. Preferably there is. As the heating temperature T becomes lower than 250 ° C., unjoined parts tend to occur, and as the heating temperature T becomes higher than 450 ° C., the synthetic resin tends to deteriorate and mechanical strength tends to decrease. Neither is preferred.
Either the fitting groove forming step or the groove groove forming step may be performed first, but after forming the fitting groove in the fitting groove forming step, the groove forming groove is formed. When the groove channel groove is formed in the process, the depth of the groove channel groove can be reduced, so that mass production is excellent and the upper end side of the groove channel groove is not crushed or deformed. Excellent shape stability.
嵌合凸条部の高さを嵌合凹条溝の深さと同等以上に形成した場合、嵌合凹条溝の斜辺(傾斜部)の全面を嵌合凸条部の斜辺(傾斜部)で覆うことができ、接合面積が最大となり、内部流路の密封の信頼性に優れる。尚、必ずしも嵌合凹条溝の斜辺(傾斜部)の全面を嵌合凸条部の斜辺で覆う必要はなく、嵌合凸条部の高さが、嵌合凹条溝の深さよりも短い場合でも、嵌合凹条溝の斜辺(傾斜部)の少なくとも一部を嵌合凸条部で閉塞して内部流路の密閉性を確保できる範囲であれば問題ない。 When the height of the mating ridge is equal to or greater than the depth of the mating groove, the entire hypotenuse (inclined part) of the mating groove is the hypotenuse (inclined part) of the mating ridge. It can be covered, the joining area is maximized, and the sealing reliability of the internal flow path is excellent. It is not always necessary to cover the entire hypotenuse (inclined portion) of the mating groove with the hypotenuse of the mating projection, and the height of the mating projection is shorter than the depth of the mating groove. Even in this case, there is no problem as long as at least a part of the oblique side (inclined portion) of the fitting groove is closed with the fitting protrusion to ensure the sealing of the internal flow path.
空気孔穿設工程において穿設する空気孔の位置は、内部流路と連通する任意の位置に設けることができる。尚、空気孔穿設工程は、内部流路形成工程よりも前であれば、いつ行ってもよい。
内部流路への流体の供給及び内部流路からの流体の排出のためには、内部流路に連通して形成された少なくとも2つの開口流路が必要であるが、空気孔穿設工程において、開口流路の位置に合わせて空気孔を穿設することにより、空気孔をそのまま開口流路として利用することができ、別途、開口流路形成工程を行う必要がない。
尚、設計上の都合等により、開口流路の位置に合わせて空気孔を穿設できない場合には、開口流路形成工程を行う必要がある。また、空気孔の孔径が小さく、開口流路の孔径として不十分な場合や、内部流路形成工程における加熱による熱膨張で、空気孔が閉塞された場合も、開口流路形成工程によって空気孔を拡大するか、改めて開口流路を形成する必要がある。
The position of the air hole to be drilled in the air hole drilling step can be provided at any position communicating with the internal flow path. The air hole drilling step may be performed at any time as long as it is before the internal flow path forming step.
In order to supply fluid to the internal channel and discharge fluid from the internal channel, at least two open channels formed in communication with the internal channel are required. By forming the air holes in accordance with the position of the opening flow path, the air holes can be used as they are as the opening flow path, and there is no need to separately perform the opening flow path forming step.
If the air hole cannot be drilled in accordance with the position of the opening channel due to design reasons or the like, it is necessary to perform the opening channel forming step. Also, when the hole diameter of the air hole is small and insufficient as the hole diameter of the opening flow path, or when the air hole is blocked by thermal expansion due to heating in the internal flow path forming process, the air hole is It is necessary to enlarge or to newly form an open channel.
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の平板流路の製造方法であって、前記下部基板又は前記上部基板に前記内部流路と連通する2以上の開口流路を形設する開口流路形成工程を備えている構成を有している。
この構成により、請求項4の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)開口流路形成工程で、下部基板又は上部基板に内部流路と連通する2以上の開口流路を形設することにより、内部流路への流体の供給及び内部流路からの流体の排出を行うことができ、流体の循環や内部流路内での流体の混合、反応等の作業を行うことができる汎用性に優れた平板流路を形成することができる。
The invention according to
With this configuration, in addition to the operation of the fourth aspect, the following operation is provided.
(1) Supplying fluid to the internal channel and fluid from the internal channel by forming two or more open channels communicating with the internal channel on the lower substrate or the upper substrate in the open channel forming step Therefore, it is possible to form a flat plate channel excellent in versatility that can perform operations such as fluid circulation, fluid mixing and reaction in the internal channel.
ここで、開口流路形成工程において形成する開口流路は、内部流路と連通する任意の位置及び方向に設けることができる。
設計上の都合等により、開口流路の位置に合わせて空気孔を穿設できない場合には、空気孔閉塞工程が必要となる。空気孔に円柱状等に形成された蓋部材を嵌着後、溶着することにより閉塞できる。尚、空気孔の孔径が比較的、小さい場合や深さが浅い場合には、内部流路形成工程における加熱による熱膨張で、自然に閉塞されることも期待できるが、信頼性の面からは、空気孔閉塞工程を行うことが望ましい。
開口流路の開口部は下部基板又は上部基板の表面に形成してもよいし、下部基板又は上部基板の側面に形成してもよい。開口流路を下部基板又は上部基板の側面で開口させた場合、平板流路と管状部材や管継ぎ手などとの接続部が下部基板又は上部基板の側面に配置されるため、下部基板又は上部基板の表面に出っ張りがなく、平板流路同士或いは平板流路と他の部材を表面で密着若しくは近接させて配置することができ、省スペース性、配置の自在性に優れる。
Here, the opening channel formed in the opening channel forming step can be provided at any position and direction communicating with the internal channel.
If the air hole cannot be formed in accordance with the position of the opening flow path due to design reasons, an air hole closing step is required. After the lid member formed in a columnar shape or the like is fitted in the air hole, it can be closed by welding. In addition, when the hole diameter of the air hole is relatively small or when the depth is shallow, it can be expected that the air hole is naturally clogged by thermal expansion due to heating in the internal flow path forming process, but from the viewpoint of reliability. It is desirable to perform the air hole closing step.
The opening of the opening channel may be formed on the surface of the lower substrate or the upper substrate, or may be formed on the side surface of the lower substrate or the upper substrate. When the opening channel is opened on the side surface of the lower substrate or the upper substrate, the connection portion between the flat plate channel and the tubular member or the pipe joint is disposed on the side surface of the lower substrate or the upper substrate. There is no protrusion on the surface, and the flat plate flow paths or the flat plate flow paths and other members can be arranged in close contact with or close to each other on the surface, which is excellent in space saving and arrangement flexibility.
請求項6に記載の発明は、請求項4又は5に記載の平板流路の製造方法であって、前記下部基板及び/又は前記上部基板の不要部分を切削する基板切削工程を備えている構成を有している。
この構成により、請求項4又は5の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)基板切削工程で下部基板及び/又は上部基板の不要部分を切削することにより、平板流路全体の厚さや内部流路の上面側及び下面側の壁の厚さを任意に選択することができるので、用途に応じて熱伝導性や断熱性を自在に設定することができ、設計自在性、汎用性に優れる。
Invention of
With this configuration, in addition to the operation of the fourth or fifth aspect, the following operation is provided.
(1) By cutting unnecessary portions of the lower substrate and / or the upper substrate in the substrate cutting step, the thickness of the entire flat plate channel and the thickness of the upper and lower walls of the internal channel are arbitrarily selected. Therefore, thermal conductivity and heat insulation can be freely set according to the application, and it is excellent in design flexibility and versatility.
ここで、基板切削工程で不要部分を切削する際に、開口流路の外周に凹条や凸条等の嵌合接続部を形設したり、開口流路に連通させて外部接続部を突設したりできる。これにより、管継ぎ手や計測器類等を簡便に接続することができる。また、基板切削工程で不要部分を取り除くことができるので、初期の下部基板及び上部基板に十分な厚みを持たせて反りやうねりを低減することができると共に、内部流路形成工程の加熱時における熱変形を効果的に防ぐことができ形状安定性に優れる。
尚、下部基板に熱融着されて下部基板と一体化された上部基板が、請求項1で説明した閉塞部材であるが、基板切削工程で上部基板を切削した場合は、切削されずに残った部分が閉塞部材となる。よって、下部基板の表面まで切削を行った場合には、嵌合凹条溝に嵌合された嵌合凸条部の少なくとも一部が閉塞部材となる。
Here, when cutting an unnecessary part in the substrate cutting process, a fitting connection portion such as a concave line or a convex line is formed on the outer periphery of the opening channel, or the external connection unit is projected by communicating with the opening channel. Can be installed. Thereby, a pipe joint, measuring instruments, etc. can be connected simply. In addition, since unnecessary portions can be removed in the substrate cutting process, it is possible to reduce warpage and undulation by giving sufficient thickness to the initial lower substrate and upper substrate, and at the time of heating in the internal flow path forming step Thermal deformation can be effectively prevented and the shape stability is excellent.
The upper substrate that is heat-sealed to the lower substrate and integrated with the lower substrate is the closing member described in
請求項7に記載の発明は、請求項4乃至6の内いずれか1項に記載の平板流路の製造方法であって、前記嵌合凸条部の外周に前記嵌合凸条部の底部よりも深い段差部を形成する段差部形成工程を備えている構成を有している。
この構成により、請求項4乃至6の内いずれか1項の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)段差部形成工程において、嵌合凸条部の外周に嵌合凸条部の底部よりも深い段差部を形成することにより、基板積層工程で下部基板と上部基板を積層した際に、両者が嵌合凹条溝と嵌合凸条部のみで当接して密着し、内部流路形成工程で加熱することにより、嵌合凹条溝と嵌合凸条部の斜辺(傾斜部)のみが熱融着して一体化するので、接合面積が小さく、加熱時間を短くすることができ生産性に優れると共に、下部基板及び上部基板が熱の影響を受け難く、反り等の発生量を低減でき寸法精度の再現性に優れる。
(2)下部基板と上部基板が全面で接合されず、嵌合凹条溝と嵌合凸条部の接合面の端部である嵌合凸条部の外周を目視することができるので、内部流路のリークの確認が容易で、不良品の投入を確実に防止することができ、品質管理が容易で製品歩留まりを向上することができる。
Invention of Claim 7 is a manufacturing method of the flat plate flow path given in any 1 paragraph of
With this configuration, in addition to the operation of any one of
(1) In the stepped portion forming step, by forming a stepped portion deeper than the bottom of the fitting projection on the outer periphery of the fitting projection, when the lower substrate and the upper substrate are laminated in the substrate lamination step, Only the mating groove groove and the mating ridge portion are in contact with and closely contacted with each other, and only the hypotenuse (inclined portion) of the mating groove groove and the mating ridge portion is heated in the internal flow path forming process. Since they are fused and integrated, the bonding area is small, the heating time can be shortened, the productivity is excellent, and the lower and upper substrates are not easily affected by heat, and the amount of warpage is reduced. Excellent dimensional accuracy reproducibility.
(2) The lower substrate and the upper substrate are not joined over the entire surface, and the outer periphery of the fitting ridge, which is the end of the joint surface between the fitting groove and the fitting ridge, can be visually observed. It is easy to check for leaks in the flow path, to reliably prevent the introduction of defective products, to facilitate quality control, and to improve product yield.
請求項8に記載の発明は、請求項4乃至7の内いずれか1項に記載の平板流路の製造方法であって、前記嵌合凹条溝及び前記嵌合凸条部の断面形状が等脚台形である構成を有している。
この構成により、請求項4乃至7の内いずれか1項の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)嵌合凹条溝及び嵌合凸条部の加工時に傾斜部(斜辺)の角度を左右で同一(左右対称)にすることにより、嵌合凹条溝及び嵌合凸条部の断面形状を等脚台形とすることができ、加工が容易で生産性に優れる。
(2)接合部の形状(傾斜角度)が左右対称で、接合面積が凹条流路溝の左右で等しくなるので、内部流路形成工程において加圧した際に、接合部に均等に圧力をかけることができ、嵌合凹条溝と嵌合凸条部を確実に密着させることができ、接合斑がなく、接合強度を向上させることができる。
Invention of Claim 8 is a manufacturing method of the flat plate flow path of any one of
With this configuration, in addition to the operation of any one of
(1) The cross section of the fitting groove groove and the fitting ridge portion by making the angle of the inclined portion (slanted side) the same on the left and right (lateral symmetry) when processing the fitting groove groove and fitting ridge portion. The shape can be an isosceles trapezoid, which is easy to process and excellent in productivity.
(2) Since the shape (inclination angle) of the joint portion is bilaterally symmetric and the joint area is the same on the left and right sides of the groove channel groove, when the pressure is applied in the internal channel formation step, the joint portion is evenly pressurized. The fitting groove and the fitting ridge can be reliably brought into close contact with each other, and there is no joining spot and the joining strength can be improved.
ここで、嵌合凹条溝及び嵌合凸条部の加工には共通の工具(刃物)を使用することができ、両者の傾斜部(斜辺)の角度を簡便に揃えることができる。また、嵌合凹条溝及び嵌合凸条部のそれぞれについて、傾斜部(斜辺)の角度が左右で同一なので、同じ刃物を用いて短時間で加工を行うことができ生産性に優れる。
尚、傾斜部は凹条流路溝の幅方向の両側だけでなく、長手方向の両端部にも形成することが好ましい。傾斜部を凹条流路溝の周壁の上端側の全周に渡って形成することにより、内部流路の全周を確実に密封することができるためである。
Here, a common tool (blade) can be used for processing the fitting groove and the fitting protrusion, and the angles of the inclined portions (slanted sides) can be easily aligned. Moreover, since the angle of the inclined part (slanted side) is the same on the left and right for each of the fitting groove and the fitting protrusion, it can be processed in a short time using the same blade, and the productivity is excellent.
In addition, it is preferable to form an inclined part not only in the both sides of the width direction of a concave channel groove but in the both ends of a longitudinal direction. This is because the entire periphery of the internal flow path can be reliably sealed by forming the inclined portion over the entire periphery on the upper end side of the peripheral wall of the concave flow path groove.
請求項9に記載の発明は、請求項4乃至8の内いずれか1項に記載の平板流路の製造方法であって、前記嵌合凹条溝の下端部の幅と、前記凹条流路溝の上端部の幅が同一である構成を有している。
この構成により、請求項4乃至8の内いずれか1項の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)嵌合凹条溝の下端部の幅と、凹条流路溝の上端部の幅が同一であることにより、嵌合凹条溝と凹条流路溝の位置合わせが容易で生産性に優れる。
(2)嵌合凹条溝の傾斜部の下端部に連続して凹条流路溝が形成され、嵌合凹条溝と凹条流路溝の間に平坦状の段差部が形成されることがないので、嵌合凹条溝と嵌合凸条部を傾斜部で確実に密着させることができ、接合強度及び密封の信頼性を向上させることができる。
Invention of Claim 9 is a manufacturing method of the flat flow path of any one of
With this configuration, in addition to the operation of any one of
(1) Since the width of the lower end portion of the fitting groove groove and the width of the upper end portion of the groove passage groove are the same, the alignment of the fitting groove groove and the groove passage groove is easy to produce. Excellent in properties.
(2) Concave groove is formed continuously at the lower end of the inclined part of the fitting groove, and a flat step is formed between the fitting groove and the groove. Therefore, the fitting groove and the fitting ridge can be securely adhered to each other at the inclined portion, and the bonding strength and the sealing reliability can be improved.
ここで、凹条流路溝の断面形状は、請求項1で説明したように、様々な形状に形成することができるが、凹条流路溝の断面形状を上面側の幅が広く下面側の幅が狭い台形状や略逆三角形状に形成する場合は、嵌合凹条溝と凹条流路溝を同時に形成することもできる。嵌合凹条溝の深さと凹条流路溝の深さを合わせた深さの台形状若しくは逆三角形状の溝を形成すれば、嵌合凸条部の高さ分が嵌合凹条溝の深さとなり、残りが内部流路となるためである。
Here, as described in
請求項10に記載の発明は、請求項4乃至9の内いずれか1項に記載の平板流路の製造方法であって、前記嵌合凸条部の高さが前記嵌合凹条溝の深さよりも高く形成されている構成を有している。
この構成により、請求項4乃至9の内いずれか1項の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)嵌合凸条部の高さを嵌合凹条溝の深さよりも高く形成することにより、寸法のばらつきを吸収して嵌合凸条部の傾斜部(斜辺)で確実に嵌合凹条溝を閉塞することができ、密封の信頼性を向上させることができる。
Invention of
With this configuration, in addition to the operation of any one of
(1) By forming the height of the mating ridges higher than the depth of the mating groove, the dimensional variation can be absorbed and the mating ridges can be securely fitted at the inclined part (slanted side). The concave groove can be closed, and the reliability of sealing can be improved.
請求項11に記載の発明は、請求項5乃至10の内いずれか1項に記載の平板流路の製造方法であって、前記開口流路形成工程で形成される前記開口流路の位置が前記空気孔の位置である構成を有している。
この構成により、請求項5乃至10の内いずれか1項の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)開口流路形成工程において空気孔の位置に開口流路を穿設することにより、完成した平板流路には開口流路以外に開口部がなく、空気孔を閉塞する工程が不要で生産性に優れると共に、流体の漏れが発生せず信頼性に優れる。
ここで、後工程の開口流路形成工程において開口流路が穿設される位置に合わせて前工程の空気孔穿設工程で空気孔を穿設しておくことで、無駄な工程が不要で生産性、信頼性に優れる。
Invention of
With this configuration, in addition to the operation of any one of
(1) By opening the opening channel at the position of the air hole in the opening channel forming step, the completed flat plate channel has no opening other than the opening channel, and the step of closing the air hole is unnecessary. In addition to excellent productivity, fluid leakage does not occur and reliability is excellent.
Here, in the post-process opening channel forming step, the air hole is drilled in the pre-process air hole drilling step in accordance with the position where the open channel is drilled, thereby eliminating unnecessary processes. Excellent productivity and reliability.
以上のように、本発明の平板流路及びその製造方法によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項1に記載の発明によれば、以下のような効果を有する。
(1)熱可塑性樹脂製の下部基板と閉塞部材を直接、熱融着して一体化することにより、接合強度が高く、接合斑やピンホ−ル等の発生を防止でき、内部流路を流れる流体の漏れ等を確実に防止することができる接合の信頼性、耐久性に優れた平板流路を提供することができる。
(2)開口流路と内部流路との接続にチーズやエルボ等の管継ぎ手を用いることなく、内部流路を形成できるので、配管をコンパクト化することができ省スペース性に優れると共に、配管に隙間や段差,継ぎ目等がなくゴミ等が混入し難く、流体の流れが滑らかで製造設備等のコンタミネーションコントロール,マイクロバブルの発生の抑制や流量管理等が容易な信頼性、取扱性に優れた平板流路を提供することができる。
(3)内部流路のパターンの設計自在性に優れ、流体の流れをスムーズにして圧力損失を低減でき、流体へのストレスや気泡の発生を防止できる信頼性、汎用性に優れた平板流路を提供することができる。
(4)内部流路に連通して形成された複数の開口流路の内、1つを供給口、もう1つを排出口として、流体を循環させたり、2つ以上の開口流路からそれぞれ異なる種類の流体を供給し、内部流路の中で混合、反応させて残りの1つの排出口から取り出したりすることができ、熱交換器、マイクロリアクタ、マイクロミキサー等として好適に用いることができる信頼性、汎用性に優れた平板流路を提供することができる。
(5)凹条流路溝の周壁の上端側に形成された傾斜部により、凹条流路溝と閉塞部材の位置合わせが容易で位置ずれを防止でき、下部基板や閉塞部材に反りなどがあっても両者を確実に密着させてリークの発生を防ぐことができ、内部流路の形状安定性、接合強度及び密封の信頼性に優れた平板流路を提供することができる。
As described above, according to the flat plate channel and the manufacturing method thereof of the present invention, the following advantageous effects can be obtained.
According to invention of
(1) The lower substrate made of a thermoplastic resin and the closing member are directly heat-sealed and integrated, so that the bonding strength is high, the occurrence of bonding spots and pinholes can be prevented, and the internal flow path flows. It is possible to provide a flat plate channel excellent in reliability and durability of joining that can surely prevent fluid leakage and the like.
(2) Since the internal flow path can be formed without using a pipe joint such as cheese or elbow for the connection between the open flow path and the internal flow path, the piping can be made compact and the space saving performance is excellent. There are no gaps, steps, seams, etc., and it is difficult for dust to enter, and the flow of fluid is smooth. Contamination control of manufacturing equipment, etc., suppression of microbubbles generation, flow rate management, etc. are easy and reliable. A flat plate channel can be provided.
(3) Excellent flowability in the design of the internal flow path pattern, smooth flow of fluid to reduce pressure loss, and reliability and versatility that can prevent stress on the fluid and generation of bubbles. Can be provided.
(4) Among a plurality of open flow channels formed in communication with the internal flow channel, one is a supply port and the other is a discharge port to circulate fluid, or from each of two or more open flow channels. A reliable type that can be used as a heat exchanger, microreactor, micromixer, etc., by supplying different types of fluids, mixing and reacting in the internal flow path and taking out from the remaining one outlet The flat plate flow path excellent in property and versatility can be provided.
(5) The inclined portion formed on the upper end side of the peripheral wall of the groove channel groove makes it easy to align the groove channel groove with the closing member and prevents displacement, and warps the lower substrate and the blocking member. Even if it exists, both can be made to adhere | attach reliably and generation | occurrence | production of a leak can be prevented, and the flat plate flow path excellent in the shape stability of the internal flow path, joining strength, and sealing reliability can be provided.
請求項2に記載の発明によれば、請求項1の効果に加え、以下のような効果を有する。
(1)下部基板及び閉塞部材の少なくともいずれか一方を改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成することにより、加工が容易で量産性に優れ、寸法精度の再現性、密封の信頼性に優れると共に、化学的安定性、耐腐食性に優れ、純水だけでなく、浸食性の高い薬品、溶剤などの様々な流体を用いることができ、付加価値が高く、汎用性、耐久性に優れた平板流路を提供することができる。
According to invention of
(1) By forming at least one of the lower substrate and the closing member with a modified PTFE or a resin composition containing a modified PTFE as a main component, processing is easy, excellent in mass productivity, and reproducibility of dimensional accuracy; Excellent sealing reliability, chemical stability and corrosion resistance, and not only pure water but also various fluids such as highly erodible chemicals and solvents can be used. The flat plate flow path excellent in durability can be provided.
請求項3に記載の発明によれば、請求項1又は2の効果に加え、以下のような効果を有する。
(1)開口流路に連通し下部基板又は閉塞部材の表面若しくは側面に突出して形成又は配設された外部接続部を介して開口流路に管継ぎ手や計測器類等を容易に接続することができる施工性に優れた平板流路を提供することができる。
According to invention of
(1) Easily connect pipe joints, measuring instruments, and the like to the open flow path through external connections that are formed or disposed on the surface or side surfaces of the lower substrate or the blocking member in communication with the open flow path. It is possible to provide a flat plate channel excellent in workability.
請求項4に記載の発明によれば、以下のような効果を有する。
(1)嵌合凹条溝の深さ方向に嵌合凹条溝の底面部と連続して凹条流路溝が形成されることにより、凹条流路溝を潰すことなく、嵌合凹条溝に嵌合凸条部を確実に嵌合して内部流路を形成することができる寸法精度の再現性に優れた平板流路の製造方法を提供することができる。
(2)嵌合凸条部及び嵌合凹条溝が、上面側の幅が広く下面側の幅が狭い台形状の断面を有することにより、基板積層工程において、嵌合凹条溝に嵌合凸条部を簡便に嵌合させて位置決めすることができ、熱融着による位置ずれが発生し難く、流路形状の信頼性に優れた平板流路の製造方法を提供することができる。
(3)嵌合凹条溝と嵌合凸条部の斜辺同士を密着させて接触面積を拡大することにより、下部基板や上部基板に反り等が発生している場合でも、嵌合凸条部で凹条流路溝の開口部を確実に閉塞して内部流路を形成することができる接合強度及び密封の信頼性に優れた平板流路の製造方法を提供することができる。
According to invention of
(1) The concave groove channel is formed in the depth direction of the concave groove groove so as to be continuous with the bottom surface of the concave groove groove, so that the concave groove is not crushed. It is possible to provide a method for manufacturing a flat plate channel excellent in reproducibility of dimensional accuracy, in which an internal channel can be formed by reliably fitting a fitting convex portion into a groove.
(2) The mating ridge and mating groove have a trapezoidal cross-section with a wide upper surface and a lower lower surface, so that they fit into the mating groove in the substrate lamination process. It is possible to provide a method for manufacturing a flat plate flow channel that can be easily fitted and positioned with a protruding portion, is less likely to be displaced due to heat fusion, and has excellent flow channel shape reliability.
(3) By fitting the oblique sides of the mating groove and the mating ridges together to increase the contact area, the mating ridges even when warping or the like occurs in the lower substrate or the upper substrate. Thus, it is possible to provide a method of manufacturing a flat plate channel excellent in bonding strength and sealing reliability that can reliably close the opening of the groove channel and form an internal channel.
請求項5に記載の発明によれば、請求項4の効果に加え、以下のような効果を有する。
(1)開口流路形成工程で、下部基板又は上部基板に内部流路と連通する2以上の開口流路を形設することにより、任意の場所や方向で、内部流路への流体の供給及び内部流路からの流体の排出を行うことができ、流体の循環や内部流路内での流体の混合、反応等の作業を行うことができる汎用性に優れた平板流路を形成することができる設計自在性に優れた平板流路の製造方法を提供することができる。
According to invention of
(1) Supplying fluid to the internal flow path in any location and direction by forming two or more open flow paths communicating with the internal flow path in the lower substrate or the upper substrate in the open flow path forming step In addition, it is possible to discharge fluid from the internal flow path, and to form a plate flow path with excellent versatility that can perform operations such as fluid circulation, fluid mixing in the internal flow path, and reaction. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing a flat plate channel having excellent design flexibility.
請求項6に記載の発明によれば、請求項4又は5の効果に加え、以下のような効果を有する。
(1)基板切削工程で下部基板及び/又は上部基板の不要部分を切削する際に、平板流路全体の厚さや内部流路の上面側及び下面側の壁の厚さを任意に選択することができ、用途に応じて熱伝導性や断熱性を自在に設定することができる設計自在性、汎用性に優れた平板流路の製造方法を提供することができる。
According to invention of
(1) When cutting unnecessary portions of the lower substrate and / or the upper substrate in the substrate cutting step, the thickness of the entire flat plate channel and the thickness of the upper and lower side walls of the internal channel are arbitrarily selected. Therefore, it is possible to provide a method for producing a flat plate channel excellent in design flexibility and versatility in which thermal conductivity and heat insulation can be freely set according to applications.
請求項7に記載の発明によれば、請求項4乃至6の内いずれか1項の効果に加え、以下のような効果を有する。
(1)嵌合凸条部の外周に嵌合凸条部の底部よりも深い段差部を形成することにより、嵌合凹条溝と嵌合凸条部の斜辺のみを熱融着して下部基板と上部基板を一体化することができ、接合面積を小さくして、加熱時間を短くすることができ生産性に優れると共に、下部基板及び上部基板が熱の影響を受け難く、反りや歪等の変形の発生量を低減できる寸法精度の再現性に優れた平板流路の製造方法を提供することができる。
(2)内部流路からのリークを平板流路の表面上で観察して確認することができるので、接合不良を確実に検出して不良品の投入を未然に防ぐことができる量産性に優れた平板流路の製造方法を提供することができる。
According to invention of Claim 7, in addition to the effect of any one of
(1) By forming a stepped portion deeper than the bottom of the fitting ridge on the outer periphery of the fitting ridge, only the oblique sides of the fitting groove and the fitting ridge are heat-sealed. The substrate and the upper substrate can be integrated, the bonding area can be reduced, the heating time can be shortened and the productivity can be improved, and the lower substrate and the upper substrate are hardly affected by heat, warping, distortion, etc. It is possible to provide a method for manufacturing a flat plate channel that is excellent in reproducibility of dimensional accuracy that can reduce the amount of deformation of the plate.
(2) Since leakage from the internal channel can be observed and confirmed on the surface of the flat plate channel, it is excellent in mass productivity that can reliably detect defective bonding and prevent the introduction of defective products The manufacturing method of the flat plate flow path can be provided.
請求項8に記載の発明によれば、請求項4乃至7の内いずれか1項の効果に加え、以下のような効果を有する。
(1)嵌合凹条溝及び嵌合凸条部の加工時に傾斜部(斜辺)の角度を左右で同一(左右対称)にし、断面形状を等脚台形とすることにより、加工が容易で生産性に優れると共に、接合面積が凹条流路溝の左右で等しくなり、内部流路形成工程において加圧した際に、接合部に均等に圧力をかけることができ、嵌合凹条溝と嵌合凸条部を確実に密着させることができ、接合斑がなく、接合強度の均一性、信頼性に優れた平板流路の製造方法を提供することができる。
According to invention of Claim 8, in addition to the effect of any one of
(1) When machining the mating groove and mating ridge, the angle of the inclined part (slanted side) is the same on the left and right (left-right symmetric), and the cross-sectional shape is an isosceles trapezoid, making it easy to produce. The joint area is equal on the left and right sides of the groove channel, and when pressurized in the internal channel formation process, pressure can be applied evenly to the joint, and the fitting groove is fitted. It is possible to provide a method for producing a flat plate channel that can reliably adhere the joint ridges, has no joint spots, and is excellent in uniformity and reliability of joint strength.
請求項9に記載の発明によれば、請求項4乃至8の内いずれか1項の効果に加え、以下のような効果を有する。
(1)嵌合凹条溝の下端部の幅と、凹条流路溝の上端部の幅が同一であることにより、嵌合凹条溝と凹条流路溝の位置合わせが容易で生産性に優れると共に、嵌合凹条溝と凹条流路溝の間に平坦状の段差部が形成されることがなく、嵌合凹条溝と嵌合凸条部を傾斜部で確実に密着させることができ、接合強度及び密封の信頼性に優れた平板流路の製造方法を提供することができる。
According to invention of Claim 9, in addition to the effect of any one of
(1) Since the width of the lower end portion of the fitting groove groove and the width of the upper end portion of the groove passage groove are the same, the alignment of the fitting groove groove and the groove passage groove is easy to produce. In addition to being excellent in performance, a flat step portion is not formed between the fitting groove groove and the groove flow groove, and the fitting groove groove and the fitting protrusion are securely adhered to each other by the inclined portion. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing a flat plate channel having excellent bonding strength and sealing reliability.
請求項10に記載の発明によれば、請求項4乃至9の内いずれか1項の効果に加え、以下のような効果を有する。
(1)嵌合凸条部の高さを嵌合凹条溝の深さよりも高く形成することにより、嵌合凹条溝の傾斜部(斜辺)に嵌合凸条部の傾斜部(斜辺)を漏れなく密着させて熱融着することができ、嵌合凹条溝を確実に閉塞して内部流路を形成することができる接合及び密閉の信頼性、生産性に優れた平板流路の製造方法を提供することができる。
According to the invention described in
(1) By forming the height of the fitting ridge part higher than the depth of the fitting groove groove, the slope part (slope side) of the fitting ridge part on the slope part (slope side) of the fitting groove groove It is possible to heat-seal with close contact without leakage, and to close the fitting groove groove to form an internal flow path. A manufacturing method can be provided.
請求項11に記載の発明によれば、請求項5乃至10の内いずれか1項の効果に加え、以下のような効果を有する。
(1)開口流路形成工程において空気孔の位置に開口流路を穿設することにより、完成した平板流路には開口流路以外に開口部がなく、空気孔を閉塞する工程が不要で生産性に優れると共に、流体の漏れを確実に防止できる信頼性に優れた平板流路の製造方法を提供することができる。
According to the eleventh aspect of the present invention, in addition to the effect of any one of the fifth to tenth aspects, the following effect can be obtained.
(1) By opening the opening channel at the position of the air hole in the opening channel forming step, the completed flat plate channel has no opening other than the opening channel, and the step of closing the air hole is unnecessary. It is possible to provide a method for manufacturing a flat plate flow channel that is excellent in productivity and excellent in reliability capable of reliably preventing fluid leakage.
以下、本発明の実施の形態における平板流路及びその製造方法について、以下図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1(a)は本発明の実施の形態1における平板流路を示す透視斜視図であり、図1(b)は図1(a)のA−A線矢視断面図である。
図1中、1は改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成された本発明の実施の形態1における平板流路、1aは平板流路1の下面、1bは平板流路1の上面、2は平板流路1の内部に二次元的に蛇行して形成された内部流路、4a,4bは内部流路2に連通する開口流路3a,3bを有し平板流路1の下面1a側及び上面1b側にそれぞれ突出して形成された2つの外部接続部、5は平板流路1の対角線上に穿設された2つの位置決め孔、6は平板流路1をねじ止めなどにより固定するために任意の場所に穿設された4つの固定孔である。
Hereinafter, a flat plate channel and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 (a) is a perspective view showing a flat plate flow channel according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1 (b) is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1 (a).
In FIG. 1, 1 is a flat plate flow channel according to
以上のように形成された本発明の実施の形態1における平板流路の製造方法について説明する。
図2(a)は本発明の実施の形態1における平板流路の製造方法の基板積層工程に用いる下部基板を示す斜視図であり、図2(b)は図2(a)のB−B線矢視断面図である。
図2中、10は改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成された下部基板、10aは下部基板10の下面、10bは下部基板10の上面、10cは下部基板10の対角線上に穿設された2つの位置決め孔、11は下部基板10の表面(上面10b側)に上面10b側の幅が広く下面10a側の幅が狭い断面が等脚台形状に形成された嵌合凹条溝、11aは嵌合凹条溝11の傾斜部、12は嵌合凹条溝11の深さ方向に嵌合凹条溝11と連続して形成された凹条流路溝、12aは凹条流路溝12の底部、12bは凹条流路溝12の周壁部、13は一端が下部基板10の下面10aに開口し凹条流路溝12の端部と連通して穿設された空気孔である。
The manufacturing method of the flat plate flow path in
FIG. 2A is a perspective view showing a lower substrate used in the substrate stacking step of the flat plate channel manufacturing method according to
In FIG. 2, 10 is a lower substrate formed of modified PTFE or a resin composition mainly composed of modified PTFE, 10a is a lower surface of the
図3(a)は本発明の実施の形態1における平板流路の製造方法の嵌合凹条溝形成工程を示す要部拡大断面図であり、図3(b)は本発明の実施の形態1における平板流路の製造方法の凹条流路溝形成工程を示す要部拡大断面図である。
図3(a)中、11bは嵌合凹条溝11の底面部である。
まず、下部基板10の対角線上に加工及び組立の基準となる2つの位置決め孔10cを穿設する(図2参照)。
次に、嵌合凹条溝形成工程において、図3(a)に示すように、下部基板10の上面10bに等脚台形状の断面を有する嵌合凹条溝11を任意のパターン(図2(a)参照)で形成する。
続いて、凹条流路溝形成工程において、図3(b)に示すように、嵌合凹条溝11の深さ方向に嵌合凹条溝11の底面部11b(図3(a)参照)と連続して凹条流路溝12を形成する。この結果、凹条流路溝12の周壁部12bの上端側と下部基板10の上面10bとの間が、凹条流路溝12の全周に渡って傾斜部11aで面取りされたような形状となる。嵌合凹条溝形成工程と凹条流路溝形成工程は、いずれを先に行ってもよいが、嵌合凹条溝形成工程で嵌合凹条溝11を形成した後に凹条流路溝形成工程で凹条流路溝12を形成した場合は、初めに凹条流路溝12を形成するよりも、凹条流路溝12の加工深さを浅くすることができ量産性に優れると共に、凹条流路溝12の上端側で潰れや変形などが発生せず、形状安定性に優れる。
最後に、空気孔穿設工程において、図1の開口流路3aに相当する位置に、図2に示したように、一端が下部基板10の下面10aに開口し凹条流路溝12と連通する空気孔13を穿設する。
FIG. 3 (a) is an enlarged cross-sectional view of a relevant part showing a fitting groove forming step of the flat plate channel manufacturing method according to
In FIG. 3A, 11 b is a bottom surface portion of the
First, two
Next, in the fitting groove forming step, as shown in FIG. 3A, the
Subsequently, in the groove channel groove forming step, as shown in FIG. 3B, the
Finally, in the air hole drilling step, as shown in FIG. 2, one end opens at the
図4(a)は本発明の実施の形態1における平板流路の製造方法の基板積層工程に用いる上部基板を示す斜視図であり、図4(b)は図4(a)のC−C線矢視断面図である。
図4中、15は改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成された上部基板、15aは上部基板15の下面、15bは上部基板15の上面、15cは上部基板15の対角線上に穿設された2つの位置決め孔、16は下部基板10の嵌合凹条溝11に対応するように上部基板15の表面(上面15b側)に上面15b側の幅が広く下面15a側の幅が狭い断面が等脚台形状に形成された嵌合凸条部、16aは嵌合凸条部16の傾斜部、17は嵌合凸条部16の外周に嵌合凸条部16の底部よりも深く形成された段差部、18は上部基板15の下面15aから上面15bまで貫通して穿設された空気孔である。
FIG. 4A is a perspective view showing an upper substrate used in the substrate laminating process of the flat plate channel manufacturing method according to
In FIG. 4, 15 is an upper substrate made of modified PTFE or a resin composition mainly composed of modified PTFE, 15a is a lower surface of the
図5(a)は本発明の実施の形態1における平板流路の製造方法の嵌合凸条部形成工程を示す要部拡大断面図であり、図5(b)は本発明の実施の形態1における平板流路の製造方法の段差部形成工程を示す要部拡大断面図である。
図5(a)中、16bは嵌合凸条部16の底部である。
まず、上部基板15の対角線上に加工及び組立の基準となる2つの位置決め孔15cを穿設する。
次に、嵌合凸条部形成工程において、図5(a)に示すように、上部基板15の上面15b側に等脚台形状の断面を有する嵌合凸条部16を嵌合凹条溝11のパターンに合わせて形成する(図2(a),図4(a)参照)。
続いて、段差部形成工程において、図5(b)に示すように、嵌合凸条部16の外周に嵌合凸条部16の底部16bよりも深い段差部17を形成する。
最後に、空気孔穿設工程において、図1の開口流路3bに相当する位置に、図4に示したように、上部基板15を貫通する空気孔18を穿設する。
尚、空気孔13,18の孔径は十分に空気が流通できる大きさで、開口流路3a,3b(図1参照)の孔径と同等以下であればよい。また、空気孔13,18は内部流路2となる凹条流路溝12の内部にある空気を排出できればよいので、いずれか一方だけ設けてもよい
Fig.5 (a) is a principal part expanded sectional view which shows the fitting convex part formation process of the manufacturing method of the flat plate flow path in
In FIG. 5 (a), 16 b is the bottom of the
First, two
Next, in the fitting ridge forming step, as shown in FIG. 5A, the
Subsequently, in the step portion forming step, as shown in FIG. 5B, a
Finally, in the air hole drilling step, as shown in FIG. 4, air holes 18 penetrating the
In addition, the hole diameter of the air holes 13 and 18 should just be below the hole diameter of the
図6は本発明の実施の形態1における平板流路の製造方法の基板積層工程を示す斜視図であり、図7(a)は本発明の実施の形態1における平板流路の製造方法の内部流路形成工程を示す斜視図であり、図7(b)は図7(a)のD−D線矢視断面図である。
図6の基板積層工程において、図4に示した上部基板15の下面15aと上面15bを逆さまにし、図2に示した下部基板10の嵌合凹条溝11に上部基板15の嵌合凸条部16を嵌合させるように下部基板10に上部基板15を覆設する。このとき、位置決めピン(図示せず)を下部基板10の位置決め孔10c及び上部基板15の位置決め孔15cに挿通することにより、下部基板10と上部基板15の位置決め固定を行う。
これにより、図7(b)に示すように、嵌合凹条溝11と嵌合凸条部16の傾斜部(斜辺)11a,16a同士が密着する。図2(a),図4(a)に示したように、傾斜部11a,16aを嵌合凹条溝11及び嵌合凸条部16の幅方向の両側だけでなく、長手方向の両端部にも形成することにより、内部流路2となる凹条流路溝12の全周を確実に密封することができる。
尚、嵌合凹条溝11及び嵌合凸条部16の加工には共通の工具(刃物)を使用することができ、両者の傾斜部(斜辺)11a,16aの角度を簡便に揃えることができる。また、嵌合凹条溝11及び嵌合凸条部16のそれぞれについて、傾斜部(斜辺)11a,16aの角度が左右で同一なので、同じ刃物を用いて短時間で加工を行うことができ生産性に優れる。
FIG. 6 is a perspective view showing a substrate laminating process of the flat plate flow path manufacturing method according to
6, the
Thereby, as shown in FIG.7 (b), the inclination groove | channel (slanted side) 11a, 16a of the fitting
In addition, a common tool (blade) can be used for the processing of the
次に、図7に示すように、内部流路形成工程において、基板積層工程で積層された下部基板10と上部基板15を加熱して嵌合凹条溝11と嵌合凸条部16の傾斜部(斜辺)11a,16a同士を熱融着させ嵌合凹条溝11の開口部を嵌合凸条部16で閉塞して内部流路2を形成する。嵌合凸条部16の高さを嵌合凹条溝11の深さと同等以上に形成することにより、嵌合凹条溝11の傾斜部(斜辺)11aの全面を嵌合凸条部16の傾斜部(斜辺)16aで覆うことができ、接合面積が最大となり、内部流路2の密封の信頼性に優れる。尚、必ずしも嵌合凹条溝11の傾斜部(斜辺)11aの全面を嵌合凸条部16の傾斜部(斜辺)16aで覆う必要はなく、嵌合凸条部16の高さが、嵌合凹条溝11の深さよりも短い場合でも、嵌合凹条溝11の傾斜部(斜辺)11aの凹条流路溝12側の周辺を嵌合凸条部16で閉塞して内部流路2の密閉性を確保できる範囲であれば問題ない。
尚、内部流路形成工程における加熱の際には、前述の空気孔穿設工程で穿設された空気孔13,18から内部流路2の内部で膨張した空気を下部基板10及び上部基板15の外部に排出することができ、下部基板10と上部基板15を確実に密着させることができる。
Next, as shown in FIG. 7, in the internal flow path forming step, the
In the heating in the internal flow path forming step, the air expanded in the
次に、開口流路形成工程により開口流路3a,3bを形成するが、図7(b)に示すように、空気孔穿設工程で穿設される空気孔13,18の位置と、開口流路形成工程において形成される開口流路3a,3bの位置を予め一致させることができ、空気孔13,18の孔径が開口流路3a,3bの孔径と同等で、十分な精度が保たれている場合には、この工程を省くことができ生産性に優れる。
尚、空気孔13,18の孔径が開口流路3a,3bの孔径よりも小さい場合や空気孔13,18が変形している場合、或いは設計の制約上の問題で開口流路3a,3bの位置に空気孔13,18を穿設できない場合には、開口流路形成工程により開口流路3a,3bを形成する必要がある。
設計上の都合等により、開口流路3a,3bの位置に合わせて空気孔13,18を穿設できない場合には、空気孔閉塞工程が必要となる。空気孔13,18に円柱状等に形成された蓋部材を嵌着後、溶着することにより閉塞できる。尚、空気孔13,18の孔径が比較的、小さい場合や深さが浅い場合には、内部流路形成工程における加熱による熱膨張で、自然に閉塞されることも期待できるが、信頼性の面からは、空気孔閉塞工程を行うことが望ましい。
Next, the opening
In addition, when the hole diameter of the air holes 13 and 18 is smaller than the hole diameter of the
If the air holes 13 and 18 cannot be drilled in accordance with the positions of the
次に、図7の状態から、基板切削工程において下部基板10及び上部基板15の不要部分を切削することにより、図1に示した平板流路1が得られる。このとき、下部基板10に熱融着されて下部基板10と一体化された嵌合凸条部16の上面15b側の一部が閉塞部材となって凹条流路溝12の開口部を閉塞することになる。基板切削工程で不要部分を取り除くことができるので、初期の下部基板10及び上部基板15に十分な厚みを持たせて反りやうねりを低減することができると共に、内部流路形成工程の加熱時における熱変形を効果的に防ぐことができ形状安定性に優れる。また、開口流路3a,3bの外周にパイプ状の外部接続部4a,4bを形設することができるので、外部接続部4a,4bを介して開口流路3a,3bに管継ぎ手や計測器類或いは他の平板流路等を容易に接続することができる。特に、外部接続部4a,4bの外周に雄ねじ部を形設したり、内周に雌ねじ部を形設したりした場合、管継ぎ手や計測器類等の接続を簡便に行うことができ組立作業性、メンテナンス性に優れる。また、外部接続部4a,4bは円筒状以外に複数の接続部を備えた各種継手形状に形成した場合、複雑な配管との接続を簡便に行なうことができる。
尚、外部接続部4a,4bは基板切削工程によって平板流路1と一体に形設する以外に、外部接続部形設工程として、内部流路2に連通し平板流路1の下面1a及び上面1bに突出したパイプ状の外部接続部4a,4bを溶着により配設することもできる。
外部接続部4a,4bを溶着により配設する場合、外部接続部4a,4bの材質としてはPFAが好ましい。また、平板流路1の下面1a及び上面1bの外部接続部4a,4bの端部との溶着面に凸条部又は凹条部を形成した場合、外部接続部4a,4bの端面を確実に凸条部又は凹条部に突き当てて溶着することができ密封の信頼性に優れる。
Next, in the substrate cutting process, unnecessary portions of the
In addition to forming the
When the
この平板流路1は、1つの開口流路3aを供給口、もう1つの開口流路3bを排出口として、流体を循環させることができ、薄型で軽量な熱交換器として用いることができる。
また、この平板流路1は、内部流路2が、一体化された下部基板10と閉塞部材によって密閉されているので、パッキンなどのシール手段を要しない。また、平板流路1の下面1aや上面1bにアルミニウム等の熱伝導性のよい金属板を直接貼着し、加熱用ヒータを配設するだけで、循環式ケミカルヒータとして使用することができる。
尚、外部接続部4a,4bを介して複数の平板流路1を接続することができるので、複数の平板流路1を積層するようにして配置することにより、流路の長い配管を省スペースに収めることができる。その場合、各々の平板流路1の内部流路2のパターンは任意に選択することができ、複雑な配管を簡便に実現することができ生産性、汎用性に優れる。
また、開口流路の数を増やして3つ以上にした場合、2つ以上の開口流路(供給口)からそれぞれ異なる種類の流体を供給し、内部流路2の中で混合、反応させて残りの1つの開口流路(排出口)から取り出すことができ、マイクロミキサーやマイクロリアクタとして用いることができる。
The
Further, the
In addition, since the several flat
Also, when the number of open channels is increased to 3 or more, different types of fluids are supplied from two or more open channels (supply ports), mixed and reacted in the
次に、本発明の実施の形態1における平板流路の内部流路の変形例について説明する。
図8(a)は本発明の実施の形態1における平板流路の内部流路の第1の変形例を示す要部平面図であり、図8(b)は本発明の実施の形態1における平板流路の内部流路の第2の変形例を示す要部平面図である。
図8(a)において、第1の変形例における内部流路2aが実施の形態1と異なるのは、内部流路2aの途中に凹条流路溝12よりも幅広に形成された緩衝部20を有する点である。これにより、熱だまりや流体の短絡通過(ショートパス)を防止でき、特にマイクロミキサーやマイクロリアクタとして好適に用いることができる。尚、緩衝部20については、対応する嵌合凹条溝や嵌合凸条部を幅広に形成するだけでよく、基板積層工程、内部流路形成工程については実施の形態1と同様である。
図8(b)において、第2の変形例における内部流路2bが実施の形態1と異なるのは、1本の幅広の凹条流路溝22aと2本の幅狭の凹条流路溝22bが接続されて内部流路2bが形成されている点である。内部流路2bの途中を分岐若しくは合流させることにより、単一若しくは複数の流体の分離、混合などを行うことができ、特にマイクロミキサーやマイクロリアクタとして好適に用いることができる。尚、各々の凹条流路溝22a,22bの幅は適宜、選択することができる。また、各々の凹条流路溝22a,22bの中で断面積は一様でもよいし、段階的に断面積を増減させることもできる。
Next, a modified example of the internal flow path of the flat plate flow path according to
FIG. 8A is a main part plan view showing a first modification of the internal flow path of the flat plate flow path in the first embodiment of the present invention, and FIG. 8B is the first embodiment of the present invention. It is a principal part top view which shows the 2nd modification of the internal flow path of a flat plate flow path.
In FIG. 8A, the internal flow path 2a in the first modified example is different from that of the first embodiment in that the
In FIG. 8 (b), the
本実施の形態では、略矩形状の下部基板10及び上部基板15により略矩形状の平板流路1を形成したが、下部基板10と上部基板15及び出来上がりの平板流路1の形状は、略矩形状以外に、略円形状、略L字型、略T字型、略十字型等の様々な形状に形成することができる。尚、下部基板10及び上部基板15の両方を改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成する代りに、いずれか一方のみを改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成してもよい。また、下部基板10及び上部基板15の材質として四フッ化エチレン(PTFE,PFA,FEP,ETFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のフッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン等の熱可塑性樹脂を用いても同様に平板流路1を形成することができる。
In the present embodiment, the substantially rectangular
内部流路2の断面形状は、凹条流路溝12の断面形状によって決定され、略矩形状以外に、略逆三角形状、略半円状などの様々な形状に形成することができる。尚、凹条流路溝12の断面形状を上面側の幅が広く下面側の幅が狭い台形状や略逆三角形状に形成する場合は、嵌合凹条溝11と凹条流路溝12を同時に形成することもできる。嵌合凹条溝11の深さと凹条流路溝12の深さを合わせた深さの台形状若しくは逆三角形状の溝を形成すれば、嵌合凸条部16の高さ分が嵌合凹条溝11の深さとなり、残りが内部流路2となるためである。また、凹条流路溝12の底部12aや周壁部12bに段差状や傾斜状の凹凸を設けた場合、流体の流れを乱流にして熱だまりや流体の短絡通過(ショートパス)を防止できる。これにより、熱交換器や循環式のケミカルヒータ等として使用した場合、流路内部の一部が極端に高温になったり、熱交換の効率が落ちたりすることを防止できる。
The cross-sectional shape of the
開口流路3a、3bの配置や数は、本実施の形態に限定されるものではなく、内部流路2の端部以外の任意の位置及び方向に任意の数だけ設けることができる。また、各々の開口流路3a、3bの径は同一である必要はなく、流体の物性や複数の流体を混合する際の混合比などに応じて、それぞれの開口径を適宜、選択できる。
尚、1つの平板流路1の中に複数の独立した(連通しない)内部流路2を形成した場合、種類の異なる流体が流れる複数の内部流路2を集積することができ省スペース性に優れる。
さらに、開口流路3a、3bの開口部は平板流路1の下面1aや上面1b以外に平板流路1の側面に形成してもよい。開口流路3a、3bを平板流路1の側面で開口させた場合、平板流路1と管状部材や管継ぎ手などとの接続部が平板流路1の側面に配置されるため、平板流路1の下面1aや上面1bに出っ張りがなく、平板流路1同士或いは平板流路1と他の部材を下面1aや上面1bで密着若しくは近接させて配置することができ、省スペース性、配置の自在性に優れる。
The arrangement and number of the
In addition, when a plurality of independent (not communicating)
Furthermore, the openings of the
以上のように実施の形態1における平板流路は構成されているので、以下の作用を有する。
(1)熱可塑性樹脂製の下部基板10と閉塞部材となる上部基板15の嵌合凸条部16を直接、熱融着することができるので、接合強度を高くすることができると共に、下部基板10と閉塞部材を一体化し接合斑やピンホ−ル等の発生を防止でき、内部流路2を流れる流体の漏れ等を防止することができる。
(2)2以上の開口流路3a,3bと連通した内部流路2が、下部基板10と上部基板15で挟まれて形成されるので、チーズやエルボ等の管継ぎ手が不要で配管をコンパクト化して薄肉化することができると共に、配管に隙間や段差,継ぎ目等がなくゴミ等が混入し難く、流体の流れが滑らかで製造設備等のコンタミネーションコントロール,マイクロバブルの発生の抑制や流量管理等を容易に行うことができる。
(3)内部流路2と連通した少なくとも2以上の開口流路3a,3bを有することにより、開口流路3a,3bとチーズやエルボ等の管継ぎ手やチューブ等の管状部材等を接続することができ、容易に既存の配管の途中にも組込むことができる。また、開口流路3a,3bに各種管継ぎ手やチューブ等の管状部材を形成できる。
(4)下部基板10と閉塞部材が平板状に一体化されて内部流路2が形成されるので、軽量で組立作業が容易で取扱い性に優れる。
(5)下部基板10に形成した凹条流路溝12に閉塞部材を覆設することにより内部流路2を形成するので、内部流路2のパターンを自在に形成することができ、汎用性、設計自在性に優れる。特に急角度で曲がったり、交差したりすることがないように流路の直線部と直線部との接続部を円弧等で曲線状に形成することにより、流体の流れがスムーズになり、圧力損失を低減でき、流体へのストレスや気泡の発生を防止できる。
(6)内部流路2に連通して形成された2つの開口流路3a,3bを有することにより、1つの開口流路3aを供給口、もう1つの開口流路3bを排出口として、流体を循環させることができる。3つ以上の開口流路を有する場合、2つ以上の開口流路を供給口としてそれぞれ異なる種類の流体を供給し、内部流路2の中で混合、反応させて残りの開口流路を排出口として取り出したりすることができる。
(7)凹条流路溝12に覆設された閉塞部材を凹条流路溝12の周壁部12bの上端側に形成された傾斜部11aで下部基板10に熱融着して一体化するので、凹条流路溝12と閉塞部材の位置合わせが容易で位置ずれを防止でき、下部基板10や閉塞部材(上部基板15)に反りなどがあっても両者を確実に密着させてリークの発生を防ぐことができ、内部流路2の形状安定性、接合強度及び密封の信頼性に優れる。
(8)下部基板10及び閉塞部材(上部基板15)の少なくともいずれか一方を改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成することにより、加工が容易で量産性に優れると共に、寸法精度の再現性、密封の信頼性に優れる。
(9)下部基板10や閉塞部材(上部基板15)を改質PTFE又は改質PTFEを主成分とする樹脂組成物で形成することにより、化学的安定性、耐腐食性に優れ、純水だけでなく、浸食性の高い薬品、溶剤などの様々な流体を用いることができ、付加価値が高く、汎用性、耐久性に優れる。
(10)開口流路2に連通し下部基板10の表面に突出して形成又は配設された外部接続部4a,4bを備えているので、外部接続部4a,4bを介して開口流路3a,3bに管継ぎ手や計測器類等を容易に接続することができ施工性に優れる。
As described above, since the flat plate flow path in the first embodiment is configured, it has the following effects.
(1) Since the
(2) Since the
(3) By having at least two or more
(4) Since the
(5) Since the
(6) By having two
(7) The closing member covered by the
(8) By forming at least one of the
(9) By forming the
(10) Since the
以上のように実施の形態1における平板流路の製造方法は構成されているので、以下の作用を有する。
(1)凹条流路溝形成工程により、嵌合凹条溝11の深さ方向に嵌合凹条溝11の底面部11bと連続して凹条流路溝12を形成するので、嵌合凹条溝11に嵌合凸条部16を嵌合しても凹条流路溝12が潰れることがなく、確実に内部流路2を形成することができ、寸法精度の再現性に優れる。
(2)嵌合凹条溝11が、上面側の幅が広く下面側の幅が狭い台形状の断面を有し、嵌合凸条部16が、嵌合凹条溝11に対応して嵌合される台形状の断面を有することにより、基板積層工程で下部基板10に上部基板15を覆設した際に、嵌合凹条溝11に嵌合凸条部16を簡便に嵌合させることができ、位置決めが容易で、熱融着による位置ずれが発生し難く、流路形状の信頼性に優れる。
(3)下部基板10の嵌合凹条溝11と上部基板15の嵌合凸条部16を熱融着して一体化することができ、内部流路2を流れる流体の漏れ等を確実に防止することができる。
(4)嵌合凹条溝11が、上面10b側の幅が広く下面10a側の幅が狭い台形状の断面を有することにより、嵌合凹条溝11と嵌合凸条部16の傾斜部(斜辺)11a,16a同士を密着させて接触面積を拡大することができるので、下部基板10や上部基板15に反り等が発生している場合でも、嵌合凸条部16で凹条流路溝12の開口部を確実に閉塞して内部流路2を形成することができ、接合強度及び密封の信頼性を向上させることができる。
(5)空気孔穿設工程で一端が下部基板10の表面に開口し凹条流路溝12と連通する空気孔13,18を穿設することにより、後工程の内部流路形成工程において下部基板10及び上部基板15を加熱した際に、凹条流路溝12の内部で膨張した空気を空気孔13,18から外部に逃がすことができ、上部基板15の嵌合凸条部16を下部基板10の嵌合凹条溝11に密着させて確実に凹条流路溝12を閉塞して内部流路2を形成することができる。
(6)下部基板10に形成した凹条流路溝12の開口部を嵌合凸条部16で閉塞して内部流路2を形成できるので、凹条流路溝形成工程において、下部基板10の面内に任意のパターンで二次元的に流路を形成することができ、流路の設計の自由度が高く汎用性に優れる。
(7)嵌合凸条部形成工程により、上部基板10の表面に嵌合凹条溝11に対応させて嵌合凸条部16を形成するので、様々なパターンに形成される嵌合凸条部16を上部基板15で一体に取り扱うことができ、基板積層工程で下部基板10と上部基板15を積層するだけで内部流路2を形成でき、部品点数が少なく、施工性、量産性に優れる。
(8)開口流路形成工程で、下部基板10に内部流路2と連通する2以上の開口流路3a,3bを形設することにより、内部流路2への流体の供給及び内部流路2からの流体の排出を行うことができ、流体の循環や内部流路2内での流体の混合、反応等の作業を行うことができる汎用性に優れた平板流路1を形成することができる。
(9)基板切削工程で下部基板10及び上部基板15の不要部分を切削することにより、平板流路1全体の厚さや内部流路2の上面1b側及び下面1a側の壁の厚さを任意に選択することができるので、用途に応じて熱伝導性や断熱性を自在に設定することができ、設計自在性、汎用性に優れる。
(10)段差部形成工程において、嵌合凸条部16の外周に嵌合凸条部16の底部16bよりも深い段差部17を形成することにより、基板積層工程で下部基板10と上部基板15を積層した際に、両者が嵌合凹条溝11と嵌合凸条部16のみで当接して密着し、内部流路形成工程で加熱することにより、嵌合凹条溝11と嵌合凸条部16の傾斜部(斜辺)11a,16aのみが熱融着して一体化するので、接合面積が小さく、加熱時間を短くすることができ生産性に優れると共に、下部基板10及び上部基板15が熱の影響を受け難く、反り等の発生量を低減でき寸法精度の再現性に優れる。
(11)下部基板10と上部基板15が全面で接合されず、嵌合凹条溝11と嵌合凸条部16の接合面の端部である嵌合凸条部16の外周を目視することができるので、内部流路2のリークの確認が容易で、不良品の投入を確実に防止することができ、品質管理が容易で製品歩留まりを向上することができる。
(12)嵌合凹条溝11及び嵌合凸条部16の加工時に傾斜部(斜辺)11a,16aの角度を左右で同一(左右対称)にすることにより、嵌合凹条溝11及び嵌合凸条部16の断面形状を等脚台形とすることができ、加工が容易で生産性に優れる。
(13)接合部の形状(傾斜角度)が左右対称で、接合面積が凹条流路溝12の左右で等しくなるので、内部流路形成工程において加圧した際に、接合部に均等に圧力をかけることができ、嵌合凹条溝11と嵌合凸条部16を確実に密着させることができ、接合斑がなく、接合強度を向上させることができる。
(14)嵌合凹条溝11の下面10a側(底面部11b)の幅と、凹条流路溝12の上端側の幅が同一であることにより、嵌合凹条溝11と凹条流路溝12の位置合わせが容易で生産性に優れる。
(15)嵌合凹条溝11の傾斜部11aの下端部に連続して凹条流路溝12が形成され、嵌合凹条溝11と凹条流路溝12の間に平坦状の段差部が形成されることがないので、嵌合凹条溝11と嵌合凸条部16を傾斜部11a,16aで確実に密着させることができ、接合強度及び密封の信頼性を向上させることができる。
(16)嵌合凸条部16の高さを嵌合凹条溝11の深さよりも高く形成することにより、寸法のばらつきを吸収して嵌合凸条部16の傾斜部(斜辺)16aで確実に嵌合凹条溝11を閉塞することができ、密封の信頼性を向上させることができる。
(17)開口流路形成工程において空気孔12,18の位置に開口流路3a,3bを穿設することにより、完成した平板流路1には開口流路3a,3b以外に開口部がなく、空気孔13,18を閉塞する工程が不要で生産性に優れると共に、流体の漏れが発生せず信頼性に優れる。
Since the manufacturing method of the flat plate flow path in
(1) Since the
(2) The
(3) The
(4) Since the
(5) In the air hole drilling step, by forming
(6) Since the
(7) Since the
(8) Supplying fluid to the
(9) By cutting unnecessary portions of the
(10) In the step portion forming step, the
(11) The
(12) When processing the
(13) Since the shape (inclination angle) of the joint portion is bilaterally symmetric and the joint area is equal on the left and right sides of the
(14) Since the width on the
(15) A
(16) By forming the height of the
(17)
(実施の形態2)
図9は本発明の実施の形態2における平板流路の内部流路を示す平面図である。
実施の形態2における平板流路が実施の形態1と異なるのは、1つの平板流路の中に2つの独立した(連通しない)内部流路2c,2dが形成されている点である。
一方の内部流路2cは、蛇行して形成された凹条流路溝12の両端部に開口流路接続部12cが形成されている。
他方の内部流路2dは、供給口となる開口流路が接続される4箇所の開口流路接続部12dと反応部(液溜まり)20aの間が幅狭の凹条流路溝32aで接続され、排出口となる開口流路が接続される開口流路接続部12eと反応部(液溜まり)20aの間が幅広の凹条流路溝32bで接続されている。
尚、実施の形態2における平板流路の製造方法は、実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a plan view showing an internal flow path of a flat plate flow path according to
The flat plate channel in the second embodiment is different from the first embodiment in that two independent (not communicating)
One internal flow path 2c has an open flow
The other
In addition, since the manufacturing method of the flat plate flow path in
図9において、1つの平板流路の中に2つの独立した(連通しない)内部流路2c,2dを有することにより、各々の内部流路2c,2dを別々の目的で使用することができる。内部流路2dは、最大で4種類の薬液を開口流路接続部12dに接続される開口流路から供給することができ、それらを反応部(液溜まり)20aで反応させ、開口流路接続部12eに接続される開口流路から取り出すことができる。このとき、開口流路接続部12d,12eに接続される開口流路の径は流体の物性や複数の流体を混合する際の混合比などに応じて、適宜、選択できる。
尚、内部流路2c,2dは独立した配管として使用する以外に、内部流路2cを平板流路全体の温度制御のための媒体流路として使用することもでき、加熱用ヒータなどを用いることなく、内部流路2dにおける反応液の加熱などを簡便に行うことができる。
In FIG. 9, by having two independent (not communicating)
In addition to using the
以上のように実施の形態2における平板流路は構成されているので、実施の形態1に加え、以下の作用を有する。
(1)1つの平板流路の中に複数の独立した(連通しない)内部流路2c,2dを有することにより、種類の異なる流体が流れる複数の配管を集積することができ省スペース性に優れる。
(2)各々の内部流路2c,2dの構成や流路のパターンなどに応じて多目的に使い分けることができ汎用性に優れる。
As described above, since the flat plate flow path in the second embodiment is configured, in addition to the first embodiment, the following operation is provided.
(1) By having a plurality of independent (not communicating)
(2) It can be used for various purposes according to the configuration of each
本発明は、各種流体の供給や混合、反応、排出等を行う配管が平板内に二次元的に集積され一体化されることにより、薄肉でコンパクト性に優れると共に、小型化、軽量化が容易で取り扱い性に優れ、配管に隙間や段差,継ぎ目等がなくゴミ等が混入し難く、流体の流れが滑らかで流路内への不純物等のコンタミネーションを防止して、化学的な安定性に優れ、流体のリークを確実に防止できる信頼性に優れる平板流路の提供、及び各種流体の供給や混合、反応、排出等を行う配管を二次元的に集積して一体に形成することができ、流路の設計の自由度が高く汎用性に優れると共に、寸法精度の再現性、接合強度及び密封の信頼性に優れる平板流路の製造方法の提供を行うことができ、環境負荷の低減や化学反応の高速化・高効率化を実現することができる。 In the present invention, pipes for supplying, mixing, reacting, and discharging various fluids are two-dimensionally integrated and integrated in a flat plate, so that they are thin and excellent in compactness, and can be easily reduced in size and weight. It is easy to handle, has no gaps, steps, joints, etc., and is not easily contaminated with dust. The fluid flow is smooth, preventing contamination such as impurities in the flow path, and improving chemical stability. Providing a flat plate channel with excellent reliability that can reliably prevent fluid leaks, and two-dimensionally integrating and integrally forming piping for supplying, mixing, reacting, and discharging various fluids It is possible to provide a method for manufacturing a flat plate flow channel that has a high degree of freedom in flow channel design and excellent versatility, and is excellent in reproducibility of dimensional accuracy, bonding strength, and sealing reliability. Realize faster and more efficient chemical reactions It is possible.
1 平板流路
1a,10a,15a 下面
1b,10b,15b 上面
2,2a,2b,2c,2d 内部流路
3a,3b 開口流路
4a,4b 外部接続部
5,10c,15c 位置決め孔
6 固定孔
10 下部基板
11 嵌合凹条溝
11a,16a 傾斜部
11b 底面部
12,22a,22b,32a,32b 凹条流路溝
12a,16b 底部
12b 周壁部
12c,12d,12e 開口流路接続部
13,18 空気孔
15 上部基板
16 嵌合凸条部
17 段差部
20 緩衝部
20a 反応部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
The method for producing a flat plate flow path according to any one of claims 5 to 10, wherein the position of the open flow path formed in the open flow path forming step is the position of the air hole.
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