JP5295111B2

JP5295111B2 - 管類及びその製造方法

Info

Publication number: JP5295111B2
Application number: JP2009529318A
Authority: JP
Inventors: プラント，ケネス・アール
Original assignee: ウオーターズ・テクノロジーズ・コーポレイシヨン
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2007-09-17
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2027-09-17
Also published as: EP2064476A2; EP2064476B1; WO2008036583A3; US8616244B2; US20100065141A1; US20140000722A1; WO2008036583A2; JP2010504526A; EP2064476A4

Description

本出願は、２００６年９月１９日に出願された米国仮特許出願第６０／８１６，１２１号に対する優先権の利益を主張し、その全ての内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、管類（ｔｕｂｉｎｇ）、及び液体を搬送する管類を製造する方法に関する。より具体的には、本発明の実施形態は、狭い内径の管類に関する。本発明の実施形態は、正確な流れ様式のもとで流体を搬送するために管類を使用するクロマトグラフィ装置における使用について特有の効用を有する。

約０．００２から０．００５インチ（０．０５０８から０．１２７ｍｍ）の範囲の内径といった非常に小狭な内径の管類を製造するのは困難である。

狭い管類の多くの知られているタイプは、内部仕上げが粗末であり、幅広い内径変動、十分でない内径／外径の同心、及び、恐らく流れの妨害をもたらす可能性がある。これらの問題は、複数の引抜きを使用する製造プロセスの困難さに起因する。複数の引抜きは、このような小内径の管を製造するのを必要とする。結果として生じる管類は、クロマトグラフィ装置の効率を低減する結果をもたらすことから、使用に好ましいものではない。

管類は、使用において頑強であることが好ましい。管類は、ねじれることなく曲がることができることが好ましい。

十分に頑強でより良好な内部仕上げを有する管類を有することが好ましい。

本発明の実施形態は、内径及び内部仕上げの精密な制御を有する装置、及び、そのような装置を製造して使用する方法に関する。

本発明の１つの実施形態は、流体搬送装置に関する。本装置は、第１の管及び第２の管を備える。第１の管は、第１の端部及び第２の端部と、内壁及び外壁とを有する。内壁は、流体のための通路を画定しており、外壁は、第２の管から内壁を受ける少なくとも１つの第１の受け部を有する。第２の管は、第１の端部及び第２の端部と、内壁及び外壁とを有する。内壁は、第１の管を受けるチャンバを画定しており、第１の管及び第２の管の第１の受け部及び第２の受け部が互いに近接して封止されるように、第１の管及び第２の管のうちの少なくとも１つが引抜きされている第１の管の外壁を受ける少なくとも１つの第２の受け部を有する。

本明細書において使用されるように、用語「管（ｔｕｂｅ）」は、導管、パイプ、毛細管、又は、開放端の実質的に円筒状の構造物を意味するように使用される。

本明細書において使用されるように、用語「引抜きされる（ｄｒａｗｎｄｏｗｎ）」は、変形されて圧縮された状態に引っ張られる又は押し込まれることを意味するように使用される。

本明細書において使用されるように、用語「封止される」は、流体が実質的に漏れないように引抜きされて圧縮されること、又は、レーザ溶接、電子ビーム溶接、ろう付け、もしくは、はんだ付けによって閉塞されることを意味するように使用される。

本装置の実施形態は、小さい内部通路を必要とする用途にかなり適している。本発明の実施形態は、標準的な管継手を受けることができる。本発明の実施形態は、クロマトグラフィ計測器内の圧力で特有の効用を有する。

好ましくは、第１の管及び第２の管は、少なくとも１つの端部において、さらにより好ましくは両端において封止されている。

好ましくは、第１の管及び第２の管のうちの少なくとも１つは、金属から作られている。さらにより好ましくは、金属は、銅、ステンレス鋼、ステンレス鋼合金、鋼鉄、鉄、ニッケル、ニッケル合金、コバルト合金、ニッケル／コバルト合金、真鍮、銅合金、アルミニウム、又は、アルミニウム合金からなる群より選択される。

好ましくは、第１の管の内壁は、０．００２から０．００５インチ（０．０５０８から０．１２７ｍｍ）の範囲の直径を有する。好ましくは、第１の管の内壁は、０．１２５インチ（３．１７５ｍｍ）より小さい直径を有する。

好ましくは、第１の管は、グレード３０４又は３１６のステンレス鋼から作られている薄肉管である。このステンレス鋼のグレードは、皮下注射針について共通に使用される。

好ましくは、第１の管及び第２の管は、レーザ溶接、電子ビーム溶接、又は、ろう付けによって封止されている。

本発明のさらなる実施形態は、流体搬送装置の製造方法に関する。本方法は、第１の管及び第２の管を提供する工程を備える。第１の管は、第１の端部及び第２の端部と、内壁及び外壁とを有する。内壁は、流体のための通路を画定しており、外壁は、第２の管から内壁を受ける少なくとも１つの第１の受け部を有する。第２の管は、第１の端部及び第２の端部と、内壁及び外壁とを有する。内壁は、第１の管を受けるチャンバを画定しており、第１の管の外壁を受ける少なくとも１つの第２の受け部を有する。さらに、本方法は、第１の受け部及び第２の受け部が互いに近接するように、第２の管の引抜き工程を備える。つぎに、本方法は、流体搬送装置を形成するように管の受け部を封止する工程を備える。

好ましくは、第１の管及び第２の管は、両端において封止されている。

好ましくは、第１の管は、ステンレス鋼から作られており、第２の管は、銅から作られている。

好ましくは、上記第１の管の内壁は、０．００２から０．００５インチ（０．０５０８から０．１２７ｍｍ）の範囲の直径を有する。好ましくは、上記第１の管の内壁は、０．１２５インチ（３．１７５ｍｍ）より小さい直径を有する。

好ましくは、第１の管は、グレード３０４又は３１６のステンレス鋼から作られている薄肉管である。

好ましくは、第１の管及び上記第２の管は、レーザ溶接、電子ビーム溶接、ろう付け、又は、はんだ付けによって封止されている。

１つの実施形態は、少なくとも２つの第２の管を特徴としている。より好ましくは、少なくとも２つの第２の管は、第１の管の第１の端部及び第２の端部に配置されている。

好ましくは、第１の管及び第２の管は、ともに引抜きされる。

本発明のさらなる実施形態は、第１の管及び第２の管を有する装置を設けることを備える流体搬送方法に関する。

第１の管は、第１の端部及び第２の端部と、内壁及び外壁とを有する。内壁は、流体のための通路を画定しており、外壁は、第２の管から内壁を受ける少なくとも１つの第１の受け部を有する。第２の管は、第１の端部及び第２の端部と、内壁及び外壁とを有する。内壁は、上記第１の管を受けるチャンバを画定しており、第１の管の外壁を受ける少なくとも１つの第２の受け部を有する。第１の管及び第２の管の受け部は、互いに近接して引抜きされて封止されている。流体は、第１の端部における通路内に案内され、通路の第２の端部において追い出される。

したがって、本発明の実施形態は、より良好な均一性を有する内部仕上げを有する流体搬送導管を形成する装置及び方法に関する。これらの及び他の利点は、図面を見て詳細な説明を読むことにより、当業者にとって明らかになるはずである。

本発明に係る装置を示している。本発明に係る装置の横断面図を示している。本発明が取り付けられて具体化した装置を示している。本発明にしたがって製造された装置を示している。

本発明の実施形態は、本発明が他の分野及び装置においても同様に広い用途を有するという理解のもとで、クロマトグラフィ計測器に関して記述されるであろう。

図１を参照すると、そのような図は、本発明の特徴を具体化した符号（１０）によって指示された装置を示している。本装置は、第１の管（１２）及び第２の管（２６）を備える。第１の内側管（１２）は、第１の端部（１４）及び第２の端部（１６）と、内壁（１８）及び外壁（２０）とを有する。内壁は、流体のための通路（２２）を画定している。外壁（２０）は、第２の管（２６）から内壁（２８）を受ける受け部（２４）を有する。

第２の管（２６）は、第１の端部（３０）及び第２の端部（３２）と、内壁（２８）及び外壁（３４）とを有する。内壁（２８）は、上記第１の管（１０）を受けるチャンバ（４４）を画定している。第２の管（２６）は、第１の管（１２）の外壁（２０）を受ける少なくとも１つの第２の受け部（３６）を有する。

第２の管（２６）は、第１の管の受け部（２４）及び第２の管の受け部（３６）が互いに近接して溶接によって（３８）において封止されるように、引抜きされている。

好ましくは、第２の管（２６）は、装置の全長に沿って引抜きされている。第２の管（２６）が装置の全長に沿って引抜きされている場合には、第１の管の受け部（２４）及び第２の管の受け部（３６）は、第１の管（１２）及び第２の管（２６）の全長であってもよい。

第１の管（１２）及び第２の管（２６）は、互いに接触するか、又は、互いにぴったりと近接していてもよい。好ましくは、第１の管（１２）及び第２の管（２６）は、１／１００インチから１／２０００インチ（０．２５４から０．０５０８ｍｍ）だけ離れた範囲にある。最も好ましくは、管は、約１／１０００インチ（０．０２５４ｍｍ）だけ離れているべきである。

第１の内側管（１２）は、多くの異なる材料のうちの１つから作られ得、一般には、金属から作られ得る。多種多様な異なる金属が使用され得る。これらは、銅、ステンレス鋼、ステンレス鋼合金、鋼鉄、鉄、ニッケル、ニッケル合金、コバルト合金、ニッケル／コバルト合金、真鍮、銅合金、アルミニウム、又は、アルミニウム合金を含む。最も好ましくは、金属は、グレード３０４のステンレス鋼又はグレード３１６のステンレス鋼である。

第２の外側管（２６）は、多くの異なる材料のうちの１つから作られ得、一般には、金属から作られ得る。多種多様な異なる金属が使用され得る。これらは、銅、ステンレス鋼、ステンレス鋼合金、鋼鉄、鉄、ニッケル、ニッケル合金、コバルト合金、ニッケル／コバルト合金、真鍮、銅合金、アルミニウム、又は、アルミニウム合金を含む。最も好ましくは、金属は、ステンレス鋼又は銅である。

銅は、可鍛性であり、引抜きされ得る。銅はまた、感熱システムにおいて特有の用途を有し、管類内部の液体の温度は、外部環境の温度によって制御されることを必要とする。

ステンレス鋼は、非反応性であり、耐久性がある。ステンレス鋼は、最も標準的なクロマトグラフィ装置において好ましい金属である。

第１の管（１２）及び第２の管（２６）は、様々な方法で封止され得る。パイプの受け部を封止する方法が、レーザ溶接、電子ビーム溶接、ろう付け、はんだ付け、又は、多くの他の適切な方法のうちの１つによるものであってもよいことは、当業者にとって明らかである。レーザ溶接、電子ビーム溶接、ろう付け、又は、はんだ付けの方法は、当業者にとってよく知られている。

いったん装置（１０）が形成されると、装置は、流体源（図示せず）に接続することによって使用される。取り付け方法は、当業者にとってよく知られている。装置（１０）は、液体クロマトグラフィ装置内で標準的な管継手を使用するポートに取り付けられる。標準的な管継手の１つのタイプは、管類をポートに取り付けるための金属そのままの取り付け具を有する鋼鉄圧縮ネジである。第２の標準的な管継手は、管類を入力ポートに取り付けるための鋼鉄圧縮ネジ、コレット及びＰＥＥＫそのままを含むことができる。

装置（１０）の端面図を示している図２を参照すると、第１の内側管（１２）は、内壁（１８）及び外壁（２０）を有する。封止前の第２の外側管（２６）の当初形状は、破線によって示されている。外側管（２６）は、内壁（２８）及び外壁（３４）を有する。いったん封止された外側管の内壁（４０）は、ここで内側管の外壁（２０）に取り付けられる。封止後の外側管の外壁はまた、縮小した直径（４２）を有する。第１の管（１２）及び第２の管（２６）は、様々な方法で封止され得る。パイプを封止する方法は、レーザ溶接、電子ビーム溶接、ろう付け、はんだ付け、又は、多くの他の適切な方法のうちの１つによるものであってもよい。レーザ溶接、電子ビーム溶接、ろう付け、又は、はんだ付けの方法は、当業者にとってよく知られている。

図３は、本発明の他の態様に係る装置（１０’）を示している。本発明のこの態様において、内側管（１２）は、液体生成手段（５０）と液体分析手段（５２）との間に延在している。この実施形態において、２つの外側管（２６、２６’）が形成されている。１つの外側管（２６’）は、液体生成手段（５０）の隣に配置されている。内側管（１２）及び第１の外側管（２６’）は、（３８）において封止されている。第１の管の第１の端部（１４）及び第２の管の第１の端部（３０）は、接合部（５４）において標準的な管継手（図示せず）を使用するポートにおいて液体生成手段（５０）に取り付けられている。同様に、第２の外側管（２６）は、液体分析手段（５２）の隣に配置されている。内側管（１２）及び第２の外側管（２６）は、（３８）において封止されている。内側管の第２の端部（１６）及び外側管の第２の端部（３２）は、接合部（５６）において標準的な管継手（図示せず）を使用するポートにおいて液体分析手段（５２）に取り付けられている。

図４は、本発明の１つの態様に係る管（１０）の製造方法を示しており、外側管（２６）が内側管（１２）の上に引抜きされている管を示している。ダイス（６０）を通過する前に、内側管は、所望の外径（６２）を有する。外側管は、内径（６４）及び外径（６６）を有する。矢印によって示される方向にダイス（６０）を通過すると、内側管は、同じ所望の外径（６２）を有する。外側管は、ここで内径（６８）及び外径（７０）を有する。

この例では、外側管の内径（６８）が内側管（１２）の外径（６２）とおおよそ同一であるように、外側管（２６）は、引抜きされすぎている。

この例では、正確な所望の大きさまで外側管を引抜きするために、適切な大きさのダイスを形成することが重要である。ダイスは、硬質材料から作られており、一般には、タングステンカーバイドとすることができる。

管類は、矢印によって示される方向に、マンドレルによって押し込まれることによって、又は、より好ましくは、引抜き搬送システム上のダイスを介して引き込まれることによってダイスを介して推進される。推進システムは、当分野において知られている。

内側管は、同様のプロセスを使用して引抜きされ得るか、又は、皮下注射管類として製造され得、標準的な供給業者から購入され得る。一般に、内側管の内径は、０．０２から０．０５インチ（０．５０８から１．２７ｍｍ）の範囲にある。

管類は、頑強で小内径の管類についての必要性があるクロマトグラフィシステムの任意の部品における使用のために適切である。管類はまた、高圧に耐えることができる頑強で小内径の管類についての同様の必要性がある任意の他の装置において使用されることもできる。

Claims

第１の端部及び第２の端部と、流体のための通路を画定している内壁、及び、第２の管から内壁を受ける少なくとも１つの第１の受け部を有する外壁とを有し、前記内壁が、約０．００２から０．００５インチ（０．０５０８から０．１２７ｍｍ）の間の範囲の直径を有する第１の管と、
第１の端部及び第２の端部と、前記第１の管を受けるチャンバを画定しており且つ前記第１の管の前記外壁を受ける少なくとも１つの第２の受け部を有する内壁、及び外壁とを有する第２の管とを備え、前記第１の管及び前記第２の管の前記第１の受け部及び前記第２の受け部が約１／１００から１／２０００インチ（０．２５４ｍｍから０．０１２７ｍｍ）の範囲で離れ、溶接により封止されるように、前記第１の管及び前記第２の管のうちの少なくとも１つが引抜きされている、流体搬送装置。
前記第１の管及び前記第２の管が、前記第１の端部及び前記第２の端部のうちの少なくとも１つにおいて封止されている、請求項１に記載の流体搬送装置。
前記第１の管及び前記第２の管が、前記第１の端部及び前記第２の端部の双方において封止されている、請求項１に記載の流体搬送装置。
前記第１の管及び前記第２の管のうちの少なくとも１つが、金属から作られている、請求項１に記載の流体搬送装置。
前記金属が、銅、ステンレス鋼、ステンレス鋼合金、鋼鉄、鉄、ニッケル、ニッケル合金、コバルト合金、ニッケル／コバルト合金、真鍮、銅合金、アルミニウム、又は、アルミニウム合金からなる群より選択される、請求項４に記載の流体搬送装置。
前記第１の管が、ステンレス鋼から作られており、前記第２の管が、銅から作られている、請求項５に記載の流体搬送装置。
第１の端部及び第２の端部と、流体のための通路を画定している内壁、及び、第２の管から内壁を受ける少なくとも１つの第１の受け部を有する外壁とを有する、ステンレス鋼から作られた第１の管と、
第１の端部及び第２の端部と、前記第１の管を受けるチャンバを画定しており且つ前記第１の管の前記外壁を受ける少なくとも１つの第２の受け部を有する内壁、及び外壁とを有する、銅から作られた第２の管とを備え、前記第１の管及び前記第２の管の前記第１の受け部及び前記第２の受け部が互いに約１／１００から１／２０００インチ（０．２５４ｍｍから０．０１２７ｍｍ）の範囲で離れ、溶接により封止されるように、前記第１の管及び前記第２の管のうちの少なくとも１つが引抜きされており、前記第１の管の前記内壁が、約０．００２から０．００５インチ（０．０５０８から０．１２７ｍｍ）の間の範囲の直径を有する、流体搬送装置。
第１の端部及び第２の端部と、流体のための通路を画定している内壁、及び、第２の管から内壁を受ける少なくとも１つの第１の受け部を有する外壁とを有し、前記内壁が、０．１２５インチ（３．１７５ｍｍ）より小さい直径を有する第１の管と、
第１の端部及び第２の端部と、前記第１の管を受けるチャンバを画定しており且つ前記第１の管の前記外壁を受ける少なくとも１つの第２の受け部を有する内壁、及び外壁とを有する、銅から作られた第２の管とを備え、前記第１の管及び前記第２の管の前記第１の受け部及び前記第２の受け部が互いに約１／１００から１／２０００インチ（０．２５４ｍｍから０．０１２７ｍｍ）の範囲で離れ、溶接により封止されるように、前記第１の管及び前記第２の管のうちの少なくとも１つが引抜きされており、前記第１の管が、グレード３０４又は３１６のステンレス鋼から作られている薄肉管である、流体搬送装置。
前記第１の管及び前記第２の管が、レーザ溶接によって封止されている、請求項１に記載の流体搬送装置。
前記第１の管及び前記第２の管が、電子ビーム溶接によって封止されている、請求項１に記載の流体搬送装置。
少なくとも２つの第２の管がある、請求項１に記載の流体搬送装置。
少なくとも第１の管の前記第１の端部及び前記第２の端部において、前記少なくとも２つの第２の管がある、請求項１１に記載の流体搬送装置。
第１の管及び第２の管を有し、前記第１の管が、第１の端部及び第２の端部と、流体のための通路を画定している内壁、及び、前記第２の管から内壁を受ける少なくとも１つの第１の受け部を有する外壁とを有し、前記第１の管の前記内壁が、０．１２５インチ(３．１７５ｍｍ)より小さい直径を有し、前記第２の管が、第１の端部及び第２の端部と、前記第１の管を受けるチャンバを画定しており且つ前記第１の管の前記外壁を受ける少なくとも１つの第２の受け部を有する内壁、及び外壁とを有し、前記第１の管及び前記第２の管の前記受け部が、該受け部が約１／１００から１／２０００インチ（０．２５４ｍｍから０．０１２７ｍｍ）の範囲で離れるように引抜きされ、溶接により封止されている、装置を設けることと、
流体を搬送するために、前記第１の端部において前記通路内へと流体を案内し、前記第２の端部において前記流体を取り出すこととを備える、流体搬送方法。