JP6746395B2 - Metal laminate with internal space - Google Patents

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本発明は、貫通孔が形成された複数の板状の金属板が積層され、前記貫通孔が連通して内部空間が形成された金属積層体に関し、又、前記内部空間を流路とするカラムに関する。 The present invention relates to a metal laminate in which a plurality of plate-shaped metal plates having through holes are stacked, and an internal space is formed by communicating the through holes, and a column having the internal space as a flow path. Regarding

近年、耐圧を必要とする反応装置、ガス関係装置、ガスボンベ等の装置の小型化が進み、これら装置に用いる部品やそれらを形成する為に用いる金型には、精度の高い微細加工が必要となってきている。しかし、微細加工において、機械加工では、孔径に対する深さのアスペクト比が10〜20倍が限界であると言われている。更に、このような限界値を実現するためには、加工者の熟練度合いが大きく影響するため、製品が高価となり汎用品には適していなかった。又、レーザー加工や放電加工において、合成樹脂の場合には数1000倍の高いアスペクト比が可能であるが、金属の場合では50倍程度が限界と言われている。又、これらの加工精度には、一定の限界があった。又、これらの加工技術はすべて、加工物の外部からのハンドリングが必要で、加工物の内部の先端部を大径にする等の内部の加工は困難であった。 In recent years, the downsizing of reactors, gas-related devices, gas cylinders, and other devices requiring pressure resistance has progressed, and the parts used in these devices and the molds used to form them require highly precise microfabrication. It has become to. However, it is said that the limit of the aspect ratio of the depth to the hole diameter is 10 to 20 times in the mechanical processing in the fine processing. Further, in order to realize such a limit value, the skill level of the processor has a great influence, so that the product becomes expensive and it is not suitable for a general-purpose product. In laser processing or electric discharge processing, a high aspect ratio of several thousand times is possible in the case of synthetic resin, but it is said that the limit is about 50 times in the case of metal. Further, the processing accuracy of these has a certain limit. Further, all of these processing techniques require handling from the outside of the workpiece, and it is difficult to perform internal processing such as increasing the diameter of the tip of the workpiece.

そこで、エッチングにより表面に微細加工を施した金属板を、加工面を対向させて2枚重ねてプレス加工をすることで、内部に微細空間を形成した部品も作られている。 Therefore, a metal plate whose surface has been finely processed by etching is subjected to press processing by stacking two metal plates with their processed surfaces facing each other, and a component having a fine space inside is also made.

一方、近年では、積層を行ないながら内部に機能を有する空間を備えた構造部品を作製する3Dプリンターが提供され、合成樹脂においては内部の微細加工も出来るようになってきているが、金属においては大掛かりな装置となると共にまだ高精度な製品を作ることは出来ていない。又、3Dプリンターはドット単位での作製であり、1台ものの検討段階の部品の製造には適しているが、製品化され多量生産が必要となる部品には適していない。 On the other hand, in recent years, 3D printers for producing structural parts having a space having a function inside while stacking have been provided, and in the case of synthetic resin, it has become possible to perform fine processing inside, but for metal, It has become a large-scale device and it has not yet been possible to make highly accurate products. Further, the 3D printer is manufactured in dot units, and is suitable for manufacturing a single component at the study stage, but is not suitable for a component that needs to be commercialized and needs to be mass-produced.

このようなことから、内部に機能を有する空間を備えた構造部品の製品には、微細加工を施した空間を利用出来るMEMS技術を利用して作製した部品が適していると言える。 From the above, it can be said that a component manufactured by using the MEMS technology capable of utilizing a micromachined space is suitable for a product of a structural component having a space having a function inside.

そして、2枚〜3枚の耐食性板や金属板の表面に凹状溝や貫通孔を設け、これらの板を重ねて板の積層方向及び板の平面上に流路を形成した部品やカラムが提案されている。 Proposed is a component or column in which two or three corrosion-resistant plates or metal plates are provided with concave grooves or through holes on the surface, and these plates are stacked to form a flow path on the plate stacking direction and the plate plane. Has been done.

例えば、1枚の基板に溝が微細加工されて分離流路が形成されたカラム(特許文献1)、金属薄板に形成された溝により流路が形成された溶離液混合装置(特許文献2)、流路チャンネルを有する薄板を積層してガス流路を形成したガスクロマトグラフの流路アセンブリ(特許文献3)、金属基板の面上に貫通孔又は凹状溝により流路を形成したガスクロマトグラフィー用ガス分離金属カラム及びその製造方法(特許文献4)が提案されている。 For example, a column in which a groove is finely processed in one substrate to form a separation channel (Patent Document 1), and an eluent mixing device in which a channel is formed by a groove formed in a thin metal plate (Patent Document 2) , A gas chromatograph flow passage assembly (Patent Document 3) in which thin plates having flow passage channels are stacked to form a gas flow passage, for gas chromatography in which a flow passage is formed by through holes or concave grooves on the surface of a metal substrate A gas separation metal column and its manufacturing method (Patent Document 4) have been proposed.

又、表面に溝を有するプレートを2枚で一対として積層して流路を形成し、複数対のプレートを積層して各対で形成された流路を連通させたガス分離部が提案されている(特許文献5)。更に、2枚の基板が積層され、基板間に微細流路と液体クロマトグラフィー用カラム部が形成された液体クロマトグラフィー用部品(特許文献6)が提案されている。又、貫通した孔部を複数有する平板状の金属板が積層され、孔部が縦方向に連通して流路が形成され、流路が段差部を有している、即ち上下に接する金属板が横方向にずれて積層されている金属多孔体(特許文献7)が提案されている。 Further, there has been proposed a gas separation unit in which two plates each having a groove on the surface are stacked as a pair to form a flow path, and a plurality of pairs of plates are stacked to communicate the flow paths formed in each pair. (Patent Document 5). Further, there has been proposed a liquid chromatography component (Patent Document 6) in which two substrates are laminated and a fine channel and a liquid chromatography column portion are formed between the substrates. In addition, flat metal plates having a plurality of through holes are stacked, the holes communicate with each other in the vertical direction to form a flow path, and the flow path has a step portion, that is, a metal plate that is in contact with the top and bottom. There is proposed a porous metal body (Patent Document 7) in which the layers are laminated while being laterally displaced.

そして、これらの溝の形成にはエッチングや放電加工などの様々な方法が使用され、又、これらの板の接着には超音波接着、熱溶着、拡散接合等の公知の接着固定方法が使用されている。 Various methods such as etching and electric discharge machining are used to form these grooves, and well-known adhesive fixing methods such as ultrasonic bonding, heat welding and diffusion bonding are used to bond these plates. ing.

特開2008−232799号公報JP, 2008-232799, A 特開2003−156481号公報JP, 2003-156481, A 特開2003−43022号公報JP, 2003-43022, A 特開2008−241543号公報JP, 2008-241543, A 特開2006−90806号公報JP, 2006-90806, A 特開2005−241456号公報JP, 2005-241456, A 特許第5079586号公報Japanese Patent No. 5079586

しかし、特許文献1〜6に記載の技術は、板の表面に、板の表面方向に延設されて形成された溝で構成された内部空間を流路等の機能的構成として用いている。板の積層方向に穿孔された孔を備える構成も開示はされているが、それらの孔は上記のような板の表面方向に延設された内部空間同士又は他の空間との接続部としての機能を有するのみである。板の積層方向に穿孔された孔を備える板の積層数は1枚〜3枚である。 However, the techniques described in Patent Documents 1 to 6 use an internal space formed on the surface of the plate by a groove formed by extending in the surface direction of the plate as a functional structure such as a flow path. Although a configuration provided with holes perforated in the stacking direction of the plates is also disclosed, those holes are used as a connecting portion between the internal spaces extending in the surface direction of the plates as described above or with other spaces. It only has a function. The number of stacked plates including the holes drilled in the stacking direction of the plates is 1 to 3.

即ち、加工した板と板との間に出来る微細空間を利用するだけであり、板を積層することにより完成される積層体に対して積層方向に形成された空間が機能的に働く技術は提案されていなかった。 That is, a technology is proposed in which a space formed in the stacking direction works functionally with respect to a stacked body completed by stacking the plates only by utilizing a minute space formed between the processed plates. Was not done.

そして、内部空間を流路と考えた場合に、中心から抵抗となる流路側面までの距離はどこでも一定の方が流体が均一に流れるので、これを実現するためには、内部空間の断面は円形である方が良い。しかし、上記従来の技術においては、板の表面に、断面半円状等の溝を作製して、それを2枚積層して断面が円に近い内部空間を作製しているものもある。図41のように、板の表面に溝を作製するが、その溝の断面を完全な半円状に加工することは困難であり、板を積層した場合には、楕円状が限界であり断面を真円にすることは困難であった。そのため、円方向に対する圧力は、その合わせ面Bに沿って働くので、その接合面を強くする必要が生じてしまい、溝から板の側面間に十分な接合距離Aを取る必要が生じてしまう。材質、用いる圧力、溝の径、接合方法、接合状態などによって異なるが、溝の長径0.3mmで、ステンレスで拡散接合を用いた場合で、10kgf/cmの耐圧を持たすためには、溝から板の側面間の接合距離Aを溝の長径の10倍以上の3mm以上の距離とすることが必要であった。 When the internal space is considered to be a flow path, the fluid flows more uniformly when the distance from the center to the side surface of the flow path, which is the resistance, is constant, so in order to achieve this, the cross section of the internal space should be It is better to have a circular shape. However, in the above-mentioned conventional technique, there is also one in which a groove having a semicircular cross-section or the like is formed on the surface of the plate, and two of the grooves are laminated to form an internal space whose cross section is close to a circle. As shown in FIG. 41, a groove is formed on the surface of the plate, but it is difficult to process the cross section of the groove into a perfect semi-circular shape. It was difficult to make a perfect circle. Therefore, since the pressure in the circular direction acts along the mating surface B, it becomes necessary to strengthen the joint surface, and it becomes necessary to secure a sufficient joint distance A between the groove and the side surface of the plate. Although it depends on the material, the pressure used, the diameter of the groove, the joining method, the joining state, etc., in order to have a pressure resistance of 10 kgf/cm 2 in the case where the major axis of the groove is 0.3 mm and diffusion joining is used with stainless steel, It was necessary to set the joining distance A between the side surfaces of the plate to be 3 mm or more, which is 10 times or more the major axis of the groove.

従って、内部空間の大きさに対して板を接合する為の接合距離が大きくなり、部品の大型化が不可避であり、装置の小型化が図れないという問題点が生じていた。 Therefore, the joining distance for joining the plates with respect to the size of the internal space becomes large, and it is inevitable that the parts become large in size, and the device cannot be made compact.

更に、このような内部空間の形成方法では、流れに対して平行の傷が生じてしまい、内部空間を流路と考えた場合に、流路に流す流体の流れを断面に対して均一なきれいな流れに保つことが出来なかった。このように流体の流れをきれいな流れに保つことが出来ない場合、カラム等の分析装置の部品としては使用することが出来なかった。 Furthermore, in such a method of forming the internal space, scratches parallel to the flow are generated, and when the internal space is considered to be the flow path, the flow of the fluid flowing in the flow path is uniform and clean across the cross section. I couldn't keep it in the flow. If the fluid flow cannot be kept clean as described above, it cannot be used as a part of an analyzer such as a column.

又、特許文献7に記載の技術は、板に穿孔された孔が積層方向に連通して機能的に働く部品ではあるが、そのようにして形成された流路が段差部を有しているものであり、流路はその中心が同軸状ではなかった。そして、内部空間を流路と考えた場合に、流体を均一に流すためには流路の中心から抵抗となる流路側面までの距離は一定であることが望ましいが、この技術では流路に段差があるために、流体を均一に流すことが出来なかった。このように流体の流れを均一に保つことが出来ない場合、カラム等の分析装置の部品としては使用することが出来なかった。 Further, the technique described in Patent Document 7 is a component in which holes punched in the plates communicate with each other in the stacking direction and work functionally, but the flow path thus formed has a step portion. The center of the flow channel was not coaxial. When the internal space is considered to be the flow path, it is desirable that the distance from the center of the flow path to the side surface of the flow path, which is the resistance, is constant in order to allow the fluid to flow uniformly. Due to the step, the fluid could not flow uniformly. If the fluid flow cannot be kept uniform as described above, it cannot be used as a part of an analyzer such as a column.

そこで、本発明は、内部空間を備えた部品、装置の小型化を図ることを目的の1つとする。 Therefore, it is an object of the present invention to reduce the size of parts and devices having an internal space.

又、内部空間を備えた部品、装置の内部空間での流体の流れをきれいに保つことを目的の1つとする。 Another object is to keep the flow of fluid in the internal space of the device or the device having the internal space clean.

上記の課題を解決するための手段としての本発明は、貫通孔が形成された複数の板状の金属板が積層されて形成された金属積層体であって、前記貫通孔が連通して内部空間が形成され、金属積層体の積層方向の一端面に前記内部空間に連通する開口が形成されていることを特徴とする金属積層体である。 The present invention as a means for solving the above problems is a metal laminated body formed by laminating a plurality of plate-shaped metal plates having through holes formed therein, the through holes communicating with each other The metal laminate is characterized in that a space is formed, and an opening communicating with the internal space is formed on one end face of the metal laminate in the laminating direction.

又、上記金属積層体において、積層される金属板には、同形状又は相似形状の貫通孔が形成され、貫通孔の中心又は重心が同軸上に位置している金属積層体である。 Further, in the above metal laminated body, a through hole having the same shape or a similar shape is formed in a metal plate to be laminated, and the center or the center of gravity of the through hole is located coaxially.

又、上記金属積層体において、前記貫通孔は円形に形成され、円形の貫通孔の中心が同軸上に位置している金属積層体である。 Further, in the above metal laminated body, the through hole is formed in a circular shape, and the center of the circular through hole is coaxially located.

又、上記金属積層体において、内部空間は円柱状である金属積層体である。 Further, in the above-mentioned metal laminate, the internal space is a columnar metal laminate.

又、上記金属積層体において、2本の円柱状の内部空間と、前記2本の内部空間を連結する、金属板に形成された溝又は孔により形成された連通孔を備え、2本の内部空間は金属積層体の一端面に開口している金属積層体である。 Further, the above metal laminated body is provided with two cylindrical inner spaces and a communication hole formed by a groove or a hole formed in the metal plate, which connects the two inner spaces. The space is a metal laminated body having an opening at one end surface of the metal laminated body.

又、上記金属積層体において、2個の貫通孔が形成された板状の金属板が複数積層され、貫通孔が積層方向に連通して2個の縦孔が形成され、2個の貫通孔が形成された板状の金属板のうちの一端の金属板に連続して、2個の縦孔を連結する横孔を形成した板状の金属板が積層され、金属板が積層されて形成された金属積層体の、積層方向の一端面に前記縦孔に連通する2個の開口が形成されている金属積層体である。 In the above metal laminated body, a plurality of plate-shaped metal plates having two through holes formed therein are laminated, the through holes communicate with each other in the laminating direction to form two vertical holes, and two through holes are formed. Formed by stacking plate-shaped metal plates having horizontal holes that connect two vertical holes in succession to the metal plate at one end of the plate-shaped metal plates formed with In the metal laminated body, two openings communicating with the vertical holes are formed on one end face in the laminating direction of the formed metal laminated body.

又、上記金属積層体において、前記貫通孔は円形に形成され、円形の貫通孔の中心が同軸上に位置し、縦孔は円柱状である金属積層体である。 Further, in the above metal laminated body, the through hole is formed in a circular shape, the center of the circular through hole is coaxially located, and the vertical hole is a columnar shape.

又、上記金属積層体において、前記横孔は、金属板に形成された溝又は孔により形成された金属積層体である。 Further, in the above-mentioned metal laminated body, the lateral hole is a metal laminated body formed by a groove or a hole formed in a metal plate.

又、上記金属積層体において、前記横孔に連通する第三流路を備え、前記第三流路は前記縦孔の開口が形成された一端面の反対側の他端面に開閉自在に開口している金属積層体である。 In the metal laminate, a third flow path communicating with the horizontal hole is provided, and the third flow path is openably and closably opened at the other end surface opposite to the one end surface where the opening of the vertical hole is formed. It is a metal laminate.

又、上記金属積層体において、耐圧が40MPa以上である金属積層体である。 In addition, the above metal laminated body is a metal laminated body having a pressure resistance of 40 MPa or more.

又、上記金属積層体において、貫通孔の内面処理が行われた金属積層体である。 In addition, the above-mentioned metal laminate is a metal laminate in which the inner surface of the through hole is treated.

又、上記金属積層体において、前記貫通孔の直径が、60μm〜3mmである金属積層体である。 Further, in the above metal laminate, the diameter of the through hole is 60 μm to 3 mm.

又、上記金属積層体において、前記貫通孔の内径に対する積層のずれが6%以下である金属積層体である。 Further, in the above-mentioned metal laminate, the deviation of the laminate with respect to the inner diameter of the through hole is 6% or less.

又、上記金属積層体において、前記金属積層体は、前記縦孔及び/又は前記横孔に充填剤が充填された反応カラム又は分析用カラムである金属積層体である。 Further, in the above metal laminated body, the metal laminated body is a metal laminated body which is a reaction column or an analytical column in which the vertical holes and/or the horizontal holes are filled with a filler.

又、上記金属積層体において、1個の縦孔に充填剤が充填され、他の1個の縦孔及び前記横孔は流路としたHPLCカラムである金属積層体である。 Further, in the above-mentioned metal laminate, one vertical hole is filled with a filler, and the other one vertical hole and the horizontal hole are HPLC columns each having a flow path.

又、上記金属積層体において、前記金属板にフィルターを設置するための凹部を形成した金属積層体である。 In addition, in the above-mentioned metal laminated body, a concave portion for forming a filter is formed on the metal plate.

又、上記金属積層体において、前記金属板を33枚以上2600枚以下積層した金属積層体である。 Further, in the above-mentioned metal laminated body, it is a metal laminated body in which 33 to 2600 metal plates are laminated.

又、上記金属積層体において、前記充填剤は、粒子径1μm〜10μmの粒子又はスルポアー0.01μm〜10μmのモノリス体である金属積層体である。 Further, in the above metal laminate, the filler is a metal laminate which is a particle having a particle diameter of 1 μm to 10 μm or a monolith having a pore diameter of 0.01 μm to 10 μm.

又、上記金属積層体において、前記金属積層体は四角柱の構造であり、表面には、ホルダーにセットするためのガイド溝を設けた金属積層体である。 Further, in the above-mentioned metal laminated body, the metal laminated body has a quadrangular prism structure, and the surface thereof is a metal laminated body provided with a guide groove for setting in a holder.

以上のような本発明によれば、板を積層することにより完成される積層体に対して積層方向に形成された空間を機能的に働かせることが可能となった。 According to the present invention as described above, it becomes possible to functionally operate the space formed in the stacking direction with respect to the stacked body completed by stacking the plates.

又、板を接合する為の接合距離を小さくすることが可能となり、耐圧を必要とする部品ひいてはそれらの部品を用いた装置の小型化が可能となった。 Further, it becomes possible to reduce the joining distance for joining the plates, and it becomes possible to miniaturize the components that require pressure resistance and thus the device using those components.

又、内部空間を流路と考えた場合に、流路に流す流体の流れをきれいな流れに保つこと、流体を断面に対して均一に流すことが可能となった。 Further, when the internal space is considered as the flow path, it is possible to keep the flow of the fluid flowing in the flow path clean and to flow the fluid uniformly in the cross section.

本発明では、金属板に上記の加工を施すと共に積層して形成することにより、耐圧性を備え、金属加工製品における重要な要素である耐久性を備えた部品を、実現することが可能となった。又、従来の機械加工で出来る加工と従来の機械加工では出来ない微細加工空間の形成を同時に行うことが可能となった。 In the present invention, it is possible to realize a component having pressure resistance and durability, which is an important element in a metal processed product, by performing the above-mentioned processing and laminating and forming the metal plate. It was Further, it becomes possible to simultaneously perform processing that can be performed by conventional machining and formation of a fine processing space that cannot be performed by conventional machining.

本発明実施例斜視図及び構成部品図FIG. 3 is a perspective view of the embodiment of the present invention and a component diagram. 金属板の平面図Plan view of metal plate 本発明実施例斜視図Perspective view of the embodiment of the present invention 本発明実施例斜視図Perspective view of the embodiment of the present invention 金属板の平面図Plan view of metal plate 金属板の一部分拡大平面図Partially enlarged plan view of the metal plate 金属板の一部分拡大平面図Partially enlarged plan view of the metal plate 金属板の一部分拡大平面図Partially enlarged plan view of the metal plate 本発明実施例斜視図Perspective view of the embodiment of the present invention 金属板の概念部分斜視図Conceptual partial perspective view of metal plate 金属積層体を構成する金属板の平面図Plan view of a metal plate constituting the metal laminate 本発明実施例斜視図及び構成部品図FIG. 3 is a perspective view of the embodiment of the present invention and a component diagram. 金属積層体を構成する金属板の平面図Plan view of a metal plate constituting the metal laminate 本発明実施例斜視図及び構成部品図FIG. 3 is a perspective view of the embodiment of the present invention and a component diagram. 本発明金属積層体流速に対する圧力変動プロットPressure fluctuation plot for metal laminate flow rate of the present invention 金属積層体を保持したカラムホルダー斜視図Column holder perspective view holding a metal laminate 本発明金属部品側面図Side view of the metal part of the present invention 金属部品部分拡大図Enlarged view of metal parts 金属部品部分拡大図Enlarged view of metal parts 金属積層体を保持したカラムホルダー斜視図Column holder perspective view holding a metal laminate 本発明実施例によるクロマトグラムChromatogram according to an example of the present invention 本発明実施例によるクロマトグラムChromatogram according to an example of the present invention 本発明金属部品側面図Side view of the metal part of the present invention 本発明金属部品斜視図The metal part perspective view of the present invention 本発明実施例によるクロマトグラムChromatogram according to an example of the present invention 比較例によるクロマトグラムChromatogram by comparative example 本発明実施例によるクロマトグラムChromatogram according to an example of the present invention ホルダーの一例を示す図Diagram showing an example of a holder ホルダーの一例を示す図Diagram showing an example of a holder 本発明実施例によるクロマトグラムChromatogram according to an example of the present invention 比較例によるクロマトグラムChromatogram by comparative example 本発明実施例によるクロマトグラムChromatogram according to an example of the present invention 本発明実施例によるクロマトグラムChromatogram according to an example of the present invention 比較例によるクロマトグラムChromatogram by comparative example 金属積層体を構成する金属板の平面図Plan view of a metal plate constituting the metal laminate 本発明実施例斜視図及び構成部品図FIG. 3 is a perspective view of the embodiment of the present invention and a component diagram. 本発明実施例によるクロマトグラムChromatogram according to an example of the present invention 金属積層体を構成する金属板の平面図Plan view of a metal plate constituting the metal laminate 本発明実施例斜視図及び構成部品図FIG. 3 is a perspective view of the embodiment of the present invention and a component diagram. 本発明実施例によるクロマトグラムChromatogram according to an example of the present invention 従来技術の金属板及びその積層概念部分斜視図A prior art metal plate and its laminated conceptual partial perspective view

以下本発明の実施の形態を図を参照して説明する。本発明は貫通孔が形成された複数の板状の金属板が積層されて形成された金属積層体であって、前記貫通孔が連通して内部空間が形成され、金属積層体の積層方向の一端面に前記内部空間に連通する開口が形成されている金属積層体である。又、2個の貫通孔が形成された板状の金属板が複数積層され、貫通孔が積層方向に連通して2個の縦孔が形成され、2個の貫通孔が形成された板状の金属板のうちの一端の金属板に連続して、2個の縦孔を連結する横孔を形成した板状の金属板が積層され、金属板が積層されて形成された金属積層体の、積層方向の一端面に前記縦孔に連通する2個の開口が形成されている金属積層体である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is a metal laminated body formed by laminating a plurality of plate-shaped metal plates having through holes formed therein, wherein the through holes communicate with each other to form an internal space, It is a metal laminated body in which an opening communicating with the internal space is formed on one end surface. In addition, a plurality of plate-shaped metal plates having two through holes are stacked, the through holes communicate with each other in the stacking direction to form two vertical holes, and a plate shape having two through holes is formed. Of the metal plates, a plate-shaped metal plate having a horizontal hole connecting two vertical holes is continuously formed, and the metal plate is formed by stacking the metal plates. A metal laminated body in which two openings communicating with the vertical holes are formed on one end face in the laminating direction.

貫通孔が形成された金属板が積層され、貫通孔が連通して内部空間が形成されているので、内部空間の大きさに対して金属板を接合する為の接合距離を小さくすることが出来、部品、装置の小型化を図ることが可能となっている。更に、金属積層体の一端面に縦孔に連通する2個の開口が形成されていることにより、部品、装置の小型化を図ることが可能となっている。 Since the metal plates with the through holes are laminated and the through holes communicate with each other to form the internal space, it is possible to reduce the bonding distance for bonding the metal plates to the size of the internal space. It is possible to reduce the size of parts and devices. Further, since the two openings communicating with the vertical holes are formed on one end surface of the metal laminated body, it is possible to reduce the size of the component and the device.

金属積層体1の一実施形態としては、図1及び図2に示すように、金属積層体1は外形状が同一の薄板状の金属板2を複数積層して構成し、金属積層体1の内部空間101を構成する貫通孔3が形成されている金属板28又は横孔4が形成されている金属板27と、貫通孔及び横孔が形成されていない金属板29が組み合わされて積層されている。尚、金属板2に形成される貫通孔3又は連通孔4は金属積層体1の使用目的により、その大きさ、形状、配置が決定され、積層された金属板2には貫通孔3又は横孔4が形成されていない金属板29も含まれる。 As one embodiment of the metal laminate 1, as shown in FIGS. 1 and 2, the metal laminate 1 is configured by laminating a plurality of thin metal plates 2 having the same outer shape. The metal plate 28 in which the through hole 3 forming the internal space 101 or the metal plate 27 in which the lateral hole 4 is formed and the metal plate 29 in which the through hole and the lateral hole are not formed are combined and laminated. ing. The size, shape, and arrangement of the through holes 3 or the communication holes 4 formed in the metal plate 2 are determined according to the purpose of use of the metal laminate 1, and the through holes 3 or the horizontal holes are formed in the stacked metal plates 2. The metal plate 29 in which the holes 4 are not formed is also included.

金属積層体1の他実施形態としては、図3に示すように、外形状が同一の薄板状の金属板2を複数積層して構成し、金属積層体1の内部空間101を構成する貫通孔3が形成されている金属板26と、貫通孔が形成されていない金属板29が組み合わされて積層されている。尚、金属板26に形成される貫通孔3は金属積層体1の使用目的により、その大きさ、形状、配置が決定される。 As another embodiment of the metal laminate 1, as shown in FIG. 3, a through hole that is configured by laminating a plurality of thin metal plates 2 having the same outer shape to form an internal space 101 of the metal laminate 1. The metal plate 26 in which 3 is formed and the metal plate 29 in which the through hole is not formed are combined and laminated. The size, shape, and arrangement of the through holes 3 formed in the metal plate 26 are determined according to the purpose of use of the metal laminate 1.

積層される金属板2は同形状であり、更に、金属板2には同形状又は相似形状の貫通孔が形成され、積層時には貫通孔の中心又は重心は同軸上に位置している。このような構成であるので、貫通孔で構成される内部空間は直線状に形成され、内部空間を流路と考えた場合に、流体を均一に流すことが出来る。 The metal plates 2 to be stacked have the same shape, and further, through holes having the same shape or a similar shape are formed in the metal plates 2, and the centers or the centers of gravity of the through holes are coaxially located at the time of stacking. With such a configuration, the internal space formed by the through holes is formed in a linear shape, and when the internal space is considered to be the flow path, the fluid can flow uniformly.

金属板2の貫通孔3や横孔4を作製する加工方法としては、エッチングや機械加工などの従来技術を利用することが出来る。又、積層された金属板2同士の接着は、拡散接合、熱溶着、超音波接着等の公知の接着方法を用いることが出来る。 As a processing method for forming the through holes 3 and the lateral holes 4 of the metal plate 2, conventional techniques such as etching and machining can be used. Further, for the adhesion of the laminated metal plates 2 to each other, a known adhesion method such as diffusion bonding, heat welding, ultrasonic bonding or the like can be used.

金属積層体1に形成される内部空間を流体の流路と考えた場合に、中心から抵抗となる流路側面までの距離がどこでも一定であれば流体が均一に流れるので、内部空間は円柱状であることが好ましく、貫通孔は円形であること、更には金属板が積層された際に円形の貫通孔の中心が同軸上に位置していることが好ましい。又、金属積層体を図3のようなタンクや金型等として用いる場合においては、表面に均一に圧力がかかるようにすることで耐圧が上げられるため、内部空間は球状に近い物が望ましい。このように、内部空間は、断面を円形に形成して円柱状又は球の空間を部品内に作製することが望ましい。 When the internal space formed in the metal laminate 1 is considered to be a fluid flow path, the fluid flows uniformly if the distance from the center to the side surface of the flow path serving as resistance is constant. It is preferable that the through hole be circular, and that the center of the circular through hole is coaxially located when the metal plates are laminated. Further, when the metal laminated body is used as a tank, a mold or the like as shown in FIG. 3, the pressure can be increased by uniformly applying pressure to the surface, so that the inner space is preferably close to a spherical shape. As described above, it is desirable that the internal space has a circular cross section to form a columnar or spherical space in the component.

本発明のように、一枚の金属板に対して貫通孔を形成し、貫通方向に積層することで貫通孔の径と長さのアスペクト比が非常に小さな内部空間を形成することが出来る。機械加工でも厚み0.2mm金属板に対して、数10μmの孔加工も可能であり、エッチングなどを用いればより微細な孔も作ることが出来る。又、真円上の加工が簡単に出来る。これらの金属板を積み重ねる数を変化させることにより、内部空間の長さを自由に変化させることが出来る。 As in the present invention, by forming a through hole in one metal plate and stacking the through holes in the through direction, it is possible to form an internal space having a very small aspect ratio of the diameter and the length of the through hole. It is possible to machine holes of several tens of μm in a metal plate having a thickness of 0.2 mm, and finer holes can be formed by using etching or the like. Also, machining on a perfect circle can be done easily. The length of the internal space can be freely changed by changing the number of stacked metal plates.

従来、断面が円形の流体の流路となるパイプやチューブ等を機械加工する場合には、金属の圧延、押し出しプレス、溶接加工等により製造されていた。しかしパイプやチューブ等の内面にはこれらの製造工程において、円形の長尺状の流路の断面に対して垂直、言い換えれば流路の長手方向に延びる傷が生じることがよく知られている。そのため、作製後に内面研磨などの処理が行われている。 Conventionally, in the case of machining pipes, tubes, etc., which are fluid passages having a circular cross section, they have been manufactured by rolling metal, extruding press, welding or the like. However, it is well known that inner surfaces of pipes, tubes and the like have scratches extending in the manufacturing process thereof, which are perpendicular to the cross section of the circular elongated channel, in other words, extend in the longitudinal direction of the channel. Therefore, processing such as inner surface polishing is performed after fabrication.

しかし、内径が3mm以下の細いパイプやチューブにおいては、内面研磨は難しくなる。一方、パイプやチューブの長手方向に直交する断面に対して垂直方向の傷は、流体の流れに対して平行に存在することになり、流体は傷にそって流れるため、流体の流れに対する影響が大きくなる。 However, it is difficult to polish the inner surface of a thin pipe or tube having an inner diameter of 3 mm or less. On the other hand, a flaw in the direction perpendicular to the cross section orthogonal to the longitudinal direction of the pipe or tube is present in parallel to the fluid flow, and the fluid flows along the flaw, so that there is no effect on the fluid flow. growing.

例えば、液体クロマトグラフィーのカラムの場合、その傷の影響としては、内径に対して10倍以上の長さだと分離・分析に対してその影響が発生する。よく分離場として用いられる孔径2mmでは、20mm以上で影響が生じることとなるので、このようなサイズのカラムの場合、板厚0.2mmの金属板2を100枚以上積層して構成することにより、従来のように機械加工したパイプやチューブより性能が高まるので好ましい。 For example, in the case of a column of liquid chromatography, the influence of the scratch occurs on the separation/analysis when the length is 10 times or more the inner diameter. Since a hole diameter of 2 mm, which is often used as a separation field, will be affected by 20 mm or more. Therefore, in the case of a column of such a size, by stacking 100 or more metal plates 2 having a plate thickness of 0.2 mm, It is preferable because it has higher performance than the conventionally machined pipes and tubes.

以下に金属積層体の実施の形態の詳細について説明する。金属積層体1を流体の流路を備えた耐圧性の部品、例えば液体クロマトグラフィーの分析用カラムとして使用する場合には、金属積層体1は、図1に示すように、2個の同形状の円形の貫通孔3が金属板2の長手方向端部及び短手方向端部から等距離に穿孔された金属板28が、金属積層体の一端部分、図1では最上段部、に複数枚積層され、金属板28のうち一端の金属板28に連続して、図1ではその下方に、上段の2個の貫通孔3間の長さの横孔4が形成された金属板27が積層され、金属板27のうち一端の金属板27に連続して、図1ではその下方の、最下段部に孔が形成されていない金属板29が1枚から所定の複数枚積層されて構成されている。貫通孔3が積層方向に連通して2個の縦孔が形成され、2個の縦孔61は横孔4で構成される連通孔62で連結され、2個の縦孔61は積層方向の一端面、図では上面150に開口が形成されている。 The details of the embodiment of the metal laminated body will be described below. When the metal laminate 1 is used as a pressure resistant component having a fluid flow path, for example, an analytical column for liquid chromatography, the metal laminate 1 has two identical shapes as shown in FIG. A plurality of metal plates 28, each having a circular through hole 3 perforated at equal distances from the longitudinal end and the lateral end of the metal plate 2, are provided at one end portion of the metal laminate, that is, the uppermost step portion in FIG. 1. A metal plate 27 that is laminated and is continuous with the metal plate 28 at one end of the metal plates 28, and has a horizontal hole 4 having a length between the upper two through holes 3 formed below the metal plate 28 in FIG. One of the metal plates 27, which is continuous with the metal plate 27 at one end thereof and has no hole formed in the lowermost step below the metal plate 27 in FIG. ing. The through holes 3 communicate with each other in the stacking direction to form two vertical holes, the two vertical holes 61 are connected by the communication hole 62 constituted by the horizontal holes 4, and the two vertical holes 61 are arranged in the stacking direction. An opening is formed on one end surface, that is, the upper surface 150 in the figure.

又、他の実施の形態である金属積層体100は、図4及び図5に示すように、2個の直径の異なる円形の貫通孔31、32が金属板2の短手方向端部から夫々の円の中心までが等距離に穿孔された金属板200が、金属積層体の一端部分、図4では最上段部に複数枚積層され、金属板200のうち一端の金属板200に連続して、図4ではその下方に、上段の2個の貫通孔31、32間の長さの横孔4が形成された金属板220が積層され、金属板220のうち一端の金属板220に連続して、図4ではその下方の、最下段部に孔が形成されていない金属板230が1枚から所定の複数枚積層されて構成している。貫通孔3が積層方向に連通して2個の縦孔61が形成され、2個の縦孔61は連通孔62で連結され、2個の縦孔61は積層方向の一端面、図では上面に開口150が形成されている。 In addition, in the metal laminated body 100 according to another embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, two circular through holes 31 and 32 having different diameters are provided from the lateral end of the metal plate 2, respectively. A plurality of metal plates 200 perforated at equal distances to the center of the circle are stacked at one end portion of the metal laminate, that is, the uppermost step in FIG. In FIG. 4, a metal plate 220 having a horizontal hole 4 having a length between the upper two through holes 31 and 32 is laminated below the metal plate 220 and is continuous with the metal plate 220 at one end of the metal plate 220. In FIG. 4, the metal plate 230 below which is not formed with a hole in the lowermost step is formed by laminating one sheet to a predetermined plurality of sheets. The through holes 3 communicate with each other in the stacking direction to form two vertical holes 61, the two vertical holes 61 are connected by the communication holes 62, and the two vertical holes 61 are one end face in the stacking direction, that is, the upper surface in the figure. An opening 150 is formed in the.

金属板220に形成される横孔4は、金属板220を貫通する孔で形成してもよいが、貫通しない溝で構成してもよい。そして、横孔4で構成される連通孔は金属板220を貫通する孔を有する金属板220を1枚で構成してもよいが複数枚で構成してもよい。 The lateral hole 4 formed in the metal plate 220 may be a hole that penetrates the metal plate 220, or may be a groove that does not penetrate. The communication hole formed by the lateral holes 4 may be a single metal plate 220 having a hole penetrating the metal plate 220, or may be a plurality of metal plates 220.

又、縦孔61は金属板の積層方向の途中でその直径を変化させてもよい。例えば、2個の円形の貫通孔3が穿孔された金属板の最下段部分の金属板の一方又は両方の貫通孔を連通する他の貫通孔より小さい径で形成させてもよい。 The diameter of the vertical hole 61 may be changed in the middle of the stacking direction of the metal plates. For example, the two circular through holes 3 may be formed to have a diameter smaller than that of the other through hole that connects one or both of the through holes of the metal plate in the lowermost part of the metal plate in which the two through holes 3 are punched.

又、縦孔61の金属板の積層方向の途中での直径の変化は、直径の異なる貫通孔が形成された金属板を積層して構成してもよいが、図6に示すように、一枚の金属板2において、大径の円形の溝291の中心に小径の円形の貫通孔292を形成して構成してもよい。そして、図7に示すように、大径の円形の溝291をテーパー状295に形成することで、流体の滞留を減らすことも可能となるので好ましい。 Further, the change of the diameter of the vertical hole 61 in the middle of the laminating direction of the metal plates may be achieved by laminating the metal plates having the through holes having different diameters, but as shown in FIG. In the sheet of metal plate 2, a small-diameter circular through hole 292 may be formed at the center of the large-diameter circular groove 291. Then, as shown in FIG. 7, by forming the large-diameter circular groove 291 in a tapered shape 295, it is possible to reduce the retention of the fluid, which is preferable.

このように、横孔4を形成した金属板を積層することで、従来の機械加工では出来なかった金属内部に、互いに連結した円柱状の内部空間(縦孔61)を形成することが出来る。尚、金属板に形成する孔の数や孔径は、自由に選択出来る。 In this way, by stacking the metal plates having the horizontal holes 4 formed therein, it is possible to form cylindrical internal spaces (vertical holes 61) that are connected to each other inside the metal, which cannot be obtained by conventional machining. The number of holes formed in the metal plate and the hole diameter can be freely selected.

又、図8に示すように、異なる径の円の貫通孔が形成された8種類の金属板を、各5枚ずつを貫通孔の径が小から大へ、その後小へ、最後は小を25枚合計100枚を積層させて、拡散接合をし、図3に示すような球状の内部空間101を持つ金属部品71を作製した。このような金属積層体は金型として用いることが出来、図3に示すように、金属積層体71の内部空間101として、球状の成型品を形成する球状のキャビティ21と成型品の原材料をキャビティ21に注入する為の円柱状のランナ23を備えることになる。ランナ23を構成する金属板2には、同一位置に同一形状の貫通孔が形成され、キャビティ21を構成する金属板には、円形の貫通孔の中心が同軸上に位置し、積層方向に小径から大径、大径から小径に変化する貫通孔が形成されている。尚、同種の金属板の積層枚数は5枚に限定されず適宜増減可能である。 Further, as shown in FIG. 8, eight kinds of metal plates each having circular through holes with different diameters are formed, and the number of each of the five metal plates is changed from small to large, then to small, and finally to small. A total of 25 sheets, 100 sheets in total, were laminated and diffusion-bonded to each other to produce a metal component 71 having a spherical internal space 101 as shown in FIG. Such a metal laminated body can be used as a mold, and as shown in FIG. 3, as the internal space 101 of the metal laminated body 71, a spherical cavity 21 forming a spherical molded article and a raw material of the molded article are used as a cavity. A columnar runner 23 for injecting into 21 is provided. The metal plate 2 forming the runner 23 has through holes of the same shape formed at the same position, and the metal plate forming the cavity 21 has a circular through hole centered coaxially with a small diameter in the stacking direction. To a large diameter, and a through hole that changes from a large diameter to a small diameter is formed. The number of laminated metal plates of the same type is not limited to five, and can be increased or decreased as appropriate.

更に、4角形の貫通孔と円形の貫通孔を組み合わせることで、図9に示すような、直方体空間119が円柱状空間118に接続された金属部品72も作製出来る。このような金属積層体は金型として用いることが出来、図9に示すように、直方体の成型品を形成する直方体のキャビティ210と成型品の原材料をキャビティ210に注入する為の円柱状のランナ230を備えることになる。キャビティ210を構成する金属板には、四角形の貫通孔が形成されている。 Further, by combining the quadrangular through holes and the circular through holes, it is possible to manufacture the metal component 72 in which the rectangular parallelepiped space 119 is connected to the cylindrical space 118 as shown in FIG. Such a metal laminate can be used as a mold, and as shown in FIG. 9, a rectangular parallelepiped cavity 210 for forming a rectangular parallelepiped molded product and a cylindrical runner for injecting the raw material of the molded product into the cavity 210. 230 will be provided. A rectangular through hole is formed in the metal plate forming the cavity 210.

金属積層体を構成する金属板の材質は特に限定されないが、ステンレスを用いることが出来る。又、金属板の厚さは特に限定されないが、フォトエッチングが行なえるもっとも薄い板厚としては0.005mm程度であり、積層体の作り易さを考慮すると0.2mm程度が好ましいが、金属積層体をHPLCカラムとして使用する場合には、金属板の厚み自体がHPLCの流路径となる場合、デッドボリュームの影響を考慮すると、0.75mm程度が好ましいので、0.005mm以上0.75mm以下とすることが好ましい。 The material of the metal plate forming the metal laminate is not particularly limited, but stainless steel can be used. The thickness of the metal plate is not particularly limited, but the thinnest plate thickness that can be photo-etched is about 0.005 mm, and considering the ease of making a laminate, about 0.2 mm is preferable. When the body is used as an HPLC column, when the thickness of the metal plate itself becomes the flow path diameter of the HPLC, considering the effect of dead volume, about 0.75 mm is preferable, so 0.005 mm or more and 0.75 mm or less Preferably.

このように、本発明は、一部に円形の貫通孔を設けた金属板を垂直方向に積層させる構成部分を備え、積層に対して垂直方向に円柱状の空間を持つ金属部品であり、金属積層体の形状等は上記の形状に限定されるものではない。そして、金属積層体は、切削、プレス、エッチングを施した金属板を積層し拡散接合、接着、密着で接合することで機能を有する機械部品、光学部品、センサ部品、液体・気体流路、固体成形部品、生体機能部品や生体機能材料用の金型部品として利用することが出来る。又、高アスペクトな貫通孔で縦孔を構成し、断面が真円や蜂の巣構造といった複雑な形状の流路を持つことが出来、それらの部品を組み合わせることで初めて機能を有する複合部品を提供することが可能である。 As described above, the present invention is a metal component that has a component part that vertically stacks metal plates partially provided with circular through holes and that has a cylindrical space in the vertical direction with respect to the stacking. The shape and the like of the laminate are not limited to the above shapes. The metal laminate is a mechanical component, an optical component, a sensor component, a liquid/gas flow channel, or a solid that has a function by laminating metal plates that have been cut, pressed, or etched and bonded by diffusion bonding, adhesion, or close contact. It can be used as a molded part, a biofunctional part, or a mold part for a biofunctional material. In addition, a vertical hole is formed by high-aspect through-holes, and it can have a flow path with a complicated shape such as a perfect circle or a honeycomb structure. The combination of these parts will provide a composite part that has a function for the first time. It is possible.

上述のように、円状の孔加工をした金属板を積層することで、流れに対して平行の傷を無くすことが出来、きれいな流れを金属部品内に形成することが出来る。更に、従来行われている表面に断面半円形状の溝を設けた2枚の板を重ね合わせて円に近い空間を作製する方法より、本発明の円状の孔加工を施した金属板を積層することによって作製した空間は、より高耐久な空間を形成することが出来る。 As described above, by laminating the metal plates having circular holes, it is possible to eliminate scratches parallel to the flow, and it is possible to form a clean flow in the metal component. Further, the conventional method of forming a space close to a circle by laminating two plates having a groove having a semicircular cross section on the surface is used to produce a metal plate having a circular hole according to the present invention. The space created by stacking can form a more durable space.

又、従来は、図41に示すように、板の表面に断面半円状の溝を設けた2枚の板を重ね合わせて円に近い空間を作製して、その溝を完全な半円状に加工することは困難であり、それらを重ね合わせた場合には、断面は楕円状が限界であり真円にすることは困難である。そのため、円方向に対する圧力は、その合わせ面Bに沿って働くので、その溶着面を強くする必要が生じてしまい、溝から板の側面間に十分な距離Aを取る必要が生じてしまい、その部品の大型化が不可避となる。 Also, conventionally, as shown in FIG. 41, two plates each having a groove having a semicircular cross section on the surface of the plate are overlapped to form a space close to a circle, and the groove is completely semicircular. It is difficult to process into a circular shape, and when they are overlapped, the cross section is limited to an elliptical shape and it is difficult to form a perfect circle. Therefore, since the pressure in the circular direction acts along the mating surface B, it is necessary to strengthen the welding surface, and it is necessary to secure a sufficient distance A between the groove and the side surface of the plate. Increasing the size of parts is inevitable.

しかし、本発明では、金属板に円形の貫通孔を作製しているので、容易に流路等の内部空間の金属板の積層方向に直行する方向の断面を真円とすることが出来、円方向に均一に力が掛かり、貫通孔の円の径に対して大きな溶着面は必要ではない。従って、図10に示すように、貫通孔から板の側面間の距離A及び貫通孔間の距離は従来例の図41に示す距離よりきわめて短い距離でよい。溶着方法によって異なるが、拡散接合を使用すれば一体となるため、貫通孔から板の側面間の距離は、通常の金属パイプの肉厚同様の数値で形成することが出来る。例えば、材質がSUS316で、貫通孔の直径が2mmの場合では、50MPaの耐圧が必要の場合では、貫通孔から板の側面間の距離Aは、0.7mmで十分となる。100MPa耐圧でも、貫通孔の直径の半分の距離で十分である。 However, in the present invention, since the circular through holes are formed in the metal plate, it is possible to easily make a cross section in a direction orthogonal to the stacking direction of the metal plates in the internal space such as the flow path, to be a perfect circle. The force is evenly applied in the direction, and a large welding surface is not necessary for the diameter of the circle of the through hole. Therefore, as shown in FIG. 10, the distance A between the through hole and the side surface of the plate and the distance between the through holes may be much shorter than the distance shown in FIG. 41 of the conventional example. Although it depends on the welding method, if diffusion bonding is used, they will be integrated, so that the distance from the through hole to the side surface of the plate can be formed with a numerical value similar to the thickness of a normal metal pipe. For example, in the case where the material is SUS316 and the diameter of the through hole is 2 mm, when the pressure resistance of 50 MPa is required, the distance A from the through hole to the side surface of the plate is 0.7 mm. Even with a pressure resistance of 100 MPa, a distance half the diameter of the through hole is sufficient.

又、板の表面に断面半円状の溝を設けた2枚の板を重ね合わせた場合には、溝から板の側面間の距離だけでなく、接合させる板の厚さXも孔の直径の2倍程度は広く取る必要がある。更に、板の表面に断面半円状の溝を設けた2枚の板を重ね合わせて円柱を作製した場合には、B方向、即ち流体の流れ方向に沿った筋が入ることになる。又、長い溝を形成するためには、板の平行度が必要となり、それを実現させるためには、応力に耐えうる厚みが必要となり、空間に対して金属部分が多くなる。その分、大型化し、金属素材の金額も上がり、部品も重くなってしまう。 Further, when two plates having a groove having a semicircular cross section are stacked on the surface of the plate, not only the distance between the groove and the side surface of the plate but also the thickness X of the plate to be joined is the diameter of the hole. It is necessary to make it about twice as wide. Further, when two plates each having a groove having a semicircular cross section on the surface of the plate are stacked to form a cylinder, a line along the direction B, that is, the flow direction of the fluid is formed. Further, in order to form a long groove, the parallelism of the plate is required, and in order to realize it, the thickness that can withstand the stress is required, and the metal portion is increased in the space. As a result, the size increases, the amount of metal material increases, and the parts become heavier.

一方、本発明では、貫通孔を有する薄板を多数枚、例えば100枚以上積層接合させて形成するので、1枚、1枚同士の接合状態が部分的に良くなくても、全体の接合が均一になっていれば、耐圧への影響は少ない。勿論、1枚、1枚同士完全な接合が望ましいが、完全ではない場合でも、公知の表面処理を接合不良個所に施すことにより耐圧改善が可能である。即ち、接合が悪い部分だけを補修出来ればよい。貫通孔の内表面を表面処理する内面処理としては、クロマイト処理やポリシラザン処理など貫通孔の内表面に化学物質を塗布又は結合する方法等を使用することが出来る。 On the other hand, in the present invention, a large number of thin plates having through holes, for example 100 or more, are formed by laminating and joining, so that even if the joining state of one sheet and one sheet is partially poor, the entire joining is uniform. If it is, there is little influence on the breakdown voltage. Of course, it is desirable that one sheet and one sheet are completely joined together, but even if the sheets are not completely joined together, it is possible to improve the withstand voltage by performing a known surface treatment on the defective portion. That is, it suffices to repair only the poorly joined portion. As the inner surface treatment for surface-treating the inner surface of the through hole, a method of applying or bonding a chemical substance to the inner surface of the through hole such as chromite treatment or polysilazane treatment can be used.

このように、本発明では、内部空間に対して部品の大きさを小さくすることが出来るので、温度応答性が高くなり、クロマトグラフィー用分離カラムや反応カラムなどに好適に用いることが出来る。以下に本発明の金属積層体のクロマトグラフィー用分離カラムへの適用に関して詳細に説明する。 As described above, in the present invention, since the size of the component can be made smaller than the internal space, the temperature responsiveness becomes high, and the component can be suitably used for a separation column for chromatography or a reaction column. The application of the metal laminate of the present invention to a separation column for chromatography will be described in detail below.

クロマトグラフィー用分離カラムは、温調や耐圧が必要となるために、金属パイプが使用される。又、HPLCにて使用される充填剤の粒子径は、1μm〜10μmが一般的である。上述のように、機械加工した金属パイプでは、流路方向に対して筋(傷)が形成され、クロマトグラムのピーク形状が悪くなる。特に、その傷を無くす研磨などの処理を行ないにくい内径3mm未満のパイプでは影響が出易くなる。そのようなパイプに分離剤である充填剤や触媒を詰め、その前後にフィルターを取り付けて分離用カラムや反応カラムが作られる。フィルターを固定するために、パイプの前後にジョイントを取り付けるなどの工夫やフィルターからの流れを均一化する工夫がされている。カートリッジタイプのようにカラム本体と切り離したホルダーに加工がされている場合もあるが、どちらにしても、それらのフィルターを留めるフィルターホルダーなどの別部品や流れを均一にする拡散板などの別部品が使用される。 Since a separation column for chromatography requires temperature control and pressure resistance, a metal pipe is used. The particle size of the filler used in HPLC is generally 1 μm to 10 μm. As described above, in the machined metal pipe, streaks (scratches) are formed in the channel direction, and the peak shape of the chromatogram becomes poor. In particular, a pipe with an inner diameter of less than 3 mm, which is difficult to perform a process such as polishing to remove the scratch, is likely to be affected. A packing material such as a separating agent and a catalyst are packed in such a pipe, and a filter is attached before and after the filling material to form a separation column or a reaction column. In order to fix the filter, it has been devised to attach joints before and after the pipe and to make the flow from the filter uniform. In some cases, such as the cartridge type, the holder is separated from the column body and processed, but in either case, it is a separate part such as a filter holder that holds those filters or a separate part such as a diffusion plate that makes the flow uniform. Is used.

一方、本発明では、円形の貫通孔を形成した金属板を積層して、金属積層体の内部に空間を作製するので、内部空間中の充填剤を充填する充填部の前又は/及び後に積層する金属板に、フィルターを設置するために、フィルター径に合わせた円形の貫通孔又は溝で構成される凹部を形成し、更には貫通孔又は溝にテーパーを設け、又は直径を小さくした孔を設け、順番又は単独で積層することで、フィルター取り付け用の別部品が不必要な一体型のカラムとなる。又、フィルターの代わりに金属積層体の内部空間中に充填する固体や粉体径より小さい孔を形成した金属板を用いてもよい。 On the other hand, in the present invention, since metal plates having circular through holes are laminated to create a space inside the metal laminate, the metal plates are laminated before or/and after the filling section for filling the filler in the internal space. In order to install the filter on the metal plate to be formed, a concave portion composed of a circular through hole or groove matching the filter diameter is formed, and further, a through hole or groove is provided with a taper or a hole having a reduced diameter is formed. By providing and stacking them in order or individually, an integrated type column that does not require a separate part for attaching a filter is formed. Further, instead of the filter, a metal plate having pores smaller than the diameter of solid or powder filled in the internal space of the metal laminate may be used.

従来のカラムでは、1.パイプ作製、2.パイプ切断、3.内面研磨、4.パイプへのジョイント接続用加工、5.ジョイント作製、6.出口側にフィルターを設置、7.締め付け、8.充填、9.入り口側にフィルターを設置、10.締め付け。と、最低10工程以上が必要であり、締め付けなどの手作業が絶対に必要となり、1本ずつの製作となっていた。 In the conventional column, 1. Pipe manufacturing, 2. Pipe cutting, 3. Internal polishing, 4. Processing for joint connection to pipes, 5. Joint production, 6. Install a filter on the outlet side, 7. Tighten, 8. Filling, 9. Install a filter on the entrance side, 10. Tighten. Therefore, at least 10 steps or more are required, and manual work such as tightening is absolutely necessary, and each piece is manufactured.

しかし、本発明では、1.貫通孔が穿孔された金属板の作製(大きさによるが、1つの面で50個以上が作製出来る)、2.それらを積層し拡散接合、3.一挙に切断し複数のカラムの形成、4.フィルター打ち込み、5.充填、6.フィルター設置。と6工程で完成出来る。3工程まで、装置の大きさにもよるが、1処理で50個以上のカラム部品を作製することが出来、その後、充填剤を1本ずつ充填しても、従来のカラムの作製に対して、手作業は大幅に減らすことが出来る。4、5、6の工程を3の切断前に行なえば、一度で50本以上の充填カラムを作製することも可能となる。 However, in the present invention, 1. 1. Production of metal plate with perforations (depending on size, 50 or more can be produced on one surface) 2. Stack them and diffusion bond them, 3. 3. Form multiple columns by cutting at once. Filter in, 5. Filling,6. Filter installation. And it can be completed in 6 steps. Up to 3 steps, depending on the size of the device, it is possible to produce 50 or more column parts in one process. , Manual work can be greatly reduced. If the steps 4, 5, and 6 are performed before the cutting of step 3, it is possible to produce 50 or more packed columns at one time.

HPLCカラムにおいては、従来の作製方法では内径、長さなどの種々のパイプを用いて、一本ずつ、それに機械加工したジョイント接続部を取り付ける工程が必要となる。パイプは1本ずつ、金属ジョイントは1個ずつの機械加工になり、加工時のバラツキが生じる。特に、接続ジョイントにおける接続シール部分は、少しでも傷があると液体が漏れるので、部品1個ずつに対する後加工は必須となってしまう。即ち、削り作業が生じてしまい、個々で異なる仕上げになってしまう。 In an HPLC column, the conventional manufacturing method requires a step of using various pipes having different inner diameters, lengths, and the like, and attaching a machined joint connection portion to each of them. The pipes are machined one by one and the metal joints are machined one by one, which causes variations in machining. In particular, since the liquid leaks from the connection seal portion of the connection joint even if the damage is a little, the post-processing for each part is indispensable. That is, shaving work is required, resulting in different finishes.

一方、本発明では、MEMS技術を利用することで、種々のタイプのカラムを1回の拡散接合で多数作製することが出来るようになる。接続部分などの外に出る部分は、すべて金属表面部分となり、簡単に処理が可能になり、カラム部分に流路方向の傷が無いので、後加工はまったく不要で高耐圧に堪える金属部品であるHPLCカラムを作製出来る。 On the other hand, in the present invention, by using the MEMS technology, it becomes possible to manufacture many columns of various types by one diffusion bonding. The parts that go out such as the connection part are all metal surface parts, which makes it easy to process and there are no scratches in the flow path direction on the column part, so there is no need for post-processing and it is a metal part that can withstand high withstand pressure. An HPLC column can be prepared.

又、MEMS技術のもう一つの特徴として、マスター版を種々組み合わせたパターンマスクを用いることが出来るので、同じパターンの金属板を多数枚容易に作製することが出来、それらを拡散接合することで、1回の拡散接合で数種類のタイプのカラムを、拡散接合装置の大きさにもよるが、一度に数10本以上簡単に作製することが出来る。そして、同じマスター版を利用するので、製品間のバラツキも、一個ずつ加工する従来部品よりも大幅に減ることは明白である。 Another feature of the MEMS technology is that it is possible to use a pattern mask in which various master plates are combined, so that it is possible to easily fabricate a large number of metal plates having the same pattern, and by diffusion bonding them, Depending on the size of the diffusion bonding apparatus, several types of columns can be easily manufactured at one time by several diffusion bonding at one time. And, since the same master plate is used, it is obvious that the variation between products is significantly reduced as compared with the conventional parts processed one by one.

1回で、どのくらいの個数を作製するかは、拡散接合装置の大きさによるが、実験的によく使用される有効部分が、縦25cm、横25cm、高さ25cmの拡散接合装置でも、内径2.1mmのカラムならば、数100本は1回で作製出来ることになる。例えば、内径2.1mmの2本連結したカラムならば、真円状貫通孔を有する金属板を積層する本発明の方法では、1本辺りの拡散接合部は0.7mm以上あれば50MPa以上の耐圧は十分得られることになり、縦2.1mm×2+0.7mm×2+0.7mm+0.7mm=7mm、横2.1mm+0.7mm×2=3.5mm以上の大きさがあれば十分であり、最大で1250本 1回の拡散接合から得ることが出来る。実際には、その取扱い易さから、内径2.1mm、長さ5cmのカラムにして、550本作製出来る。 How many pieces are produced at one time depends on the size of the diffusion bonding apparatus, but the effective part that is often used experimentally is that the inner diameter of the diffusion bonding apparatus is 25 cm in length, 25 cm in width, and 25 cm in height. With a 1 mm column, several hundreds of columns can be manufactured at once. For example, in the case of two columns having an inner diameter of 2.1 mm connected to each other, in the method of the present invention in which metal plates having perfectly circular through holes are stacked, if one diffusion bonding portion is 0.7 mm or more, 50 MPa or more. A sufficient pressure resistance will be obtained, and it is sufficient if the size is 2.1 mm × 2 + 0.7 mm × 2 + 0.7 mm + 0.7 mm = 7 mm in length and 2.1 mm + 0.7 mm × 2 = 3.5 mm in width. It is possible to obtain 1250 lines from one diffusion bonding. In practice, 550 columns can be manufactured into a column having an inner diameter of 2.1 mm and a length of 5 cm because of its easy handling.

高耐圧が要求される内径2.1mm、粒子径3μmのHPLCカラムの長さとしては、用いる装置の耐圧から、最大で150mmで、よく使用されるのは、20mm〜100mmである。 The length of an HPLC column having an inner diameter of 2.1 mm and a particle diameter of 3 μm, which requires high pressure resistance, is 150 mm at maximum due to the pressure resistance of the apparatus used, and 20 mm to 100 mm is often used.

カラムの接続は金属積層体の片方側のみで接続した方が接続し易いので、2個の縦孔61を積層方向の一端面、図では上面に開口させ、カラム長が100mmの場合では長さ(積層方向高さ)50mmのカラム部としての内部空間(縦孔)を2本形成させて構成することが好ましい。このように構成することで縦孔の接続部分(連通孔)が構成される金属板の積層部分を入れても、高さ60mmで十分である。 Since it is easier to connect the columns only on one side of the metal laminate, the two vertical holes 61 are opened at one end face in the stacking direction, that is, the top face in the figure, and the column length is 100 mm. It is preferable to form two internal spaces (vertical holes) as a column portion (height in the stacking direction) of 50 mm. With such a configuration, a height of 60 mm is sufficient even if a laminated portion of metal plates that constitutes a vertical hole connecting portion (communication hole) is inserted.

金属板の積層枚数としては、拡散接合装置が許す範囲ならば、何枚でもよい。又、貫通孔はすべて同じ孔径だけでなく、異なる孔径を適宜組み合わせて形成することで、使用目的に応じた異なるカラム部品を一度に得ることも出来る。 The number of stacked metal plates may be any as long as the diffusion bonding apparatus allows it. Further, not only all the through holes have the same hole diameter but also different hole diameters are appropriately combined to form different column parts at a time according to the purpose of use.

本発明では、貫通孔が形成された板を積層するが、従来のパイプで作られるカラムと比較すると、カラム空間部積層枚数、すなわち積層高さがパイプで言う長さ、貫通孔の直径が内径と対応する。例えば、長さ10cmのカラムを作製する場合、10cmのパイプを用い、ジョイント部分を入れると、全長で13cm以上になる。 In the present invention, the plates having the through holes are laminated, but compared with the column made of the conventional pipe, the number of laminated column space parts, that is, the lamination height is the length of the pipe, and the diameter of the through hole is the inner diameter. Corresponds to. For example, in the case of producing a column having a length of 10 cm, if a 10 cm pipe is used and a joint part is inserted, the total length becomes 13 cm or more.

本発明では、例えば、高さ5cmの充填剤を充填する空間(充填部)である高さ5cmの2本の縦孔を連通孔で連通させることで、フィルターを入れる部分を入れても、高さ6cmの大きさで形成出来る。この充填部を2つ作製して金属積層体の内部で連通させれば長さ10cmのカラムと同等になり、3つ作製して連通させれば長さ15cmのカラムと同等となり、カラム部分の長さを自由に調整することが出来る。 In the present invention, for example, by connecting two vertical holes having a height of 5 cm, which is a space (filling portion) for filling a filler having a height of 5 cm, with the communicating holes, even if a portion for inserting a filter is inserted, It can be formed with a size of 6 cm. If two packed parts are made and communicated inside the metal laminate, a column having a length of 10 cm will be obtained. If three packed parts are made to communicate with each other, a column having a length of 15 cm will be obtained. The length can be adjusted freely.

分離カラムとした場合には、縦孔を連通させる連通孔はデッドボリュームになるので、連通孔の体積は充填部に充填剤が充填された後の空間体積の10分の1以下にする必要がある。実際の連通孔の体積は使用する充填剤種によって異なり、例えば、内径2.1mm、長さ5cmの空間に充填剤を充填した場合で説明すると、充填剤を充填する充填部の空間は、0.17mLとなる。そこに、もっとも気孔率の高いモノリス体を充填した場合の充填密度は0.4程度となり、カラム充填後空間容積は100μLとなる。そこで、充填部分以外の空間はカラム充填後空間容積の10分の1以下である10μL以下の容量にする必要がある。又、最も充填密度が高くなる微粒子の1.5μmのオクタデシル基結合シリカゲルを充填した場合では、充填密度は0.8程度となり、充填後空間容積が35μLとなる。充填部分以外の空間は10分の1以下である3.5μL以下の容量にする必要がある。縦孔を連通させる連通孔の長さを8mmとすると、許される横孔の最大径は0.75mmとなる(0.75mmI.D.×8mm≒3.5μL)。 In the case of a separation column, the communication holes that connect the vertical holes have a dead volume, so the volume of the communication holes must be 1/10 or less of the space volume after the packing material is filled in the packing portion. is there. The actual volume of the communication hole varies depending on the type of filler used, and for example, in the case of filling a space having an inner diameter of 2.1 mm and a length of 5 cm with the filler, the space of the filling portion for filling the filler is 0. 0.17 mL. When the monolith body having the highest porosity is packed therein, the packing density is about 0.4, and the space volume after packing the column is 100 μL. Therefore, the space other than the filling portion needs to have a volume of 10 μL or less, which is one-tenth or less of the space volume after column filling. Further, in the case where fine particles having the highest packing density of 1.5 μm octadecyl group-bonded silica gel are packed, the packing density is about 0.8, and the space volume after packing is 35 μL. The space other than the filling portion needs to have a volume of 3.5 μL or less, which is 1/10 or less. Assuming that the length of the communication hole that connects the vertical holes is 8 mm, the maximum diameter of the allowed horizontal holes is 0.75 mm (0.75 mm ID×8 mm≈3.5 μL).

縦孔で構成されるカラムを連通する、連通孔で構成される連通部は、断面が円形の場合は直径又は断面が方形の場合には縦横の長さを0.75mm未満にしたいので、厚さ0.75mm以下の金属板を用いて貫通孔により横孔が形成された構成が適していることになる。カラム長さが20mmのHPLCカラムの場合、ジョイント部分に3枚、充填部分に27枚、フィルター打ち込み部分に1枚、連通部分1枚、底板部分1枚の組み合わせで構成出来、最低で33枚以上の積層で構成することが出来る。 When the cross section is circular, the diameter of the communication part, which connects the columns composed of vertical holes, and the communication part composed of communication holes, if the cross section is rectangular, the vertical and horizontal lengths should be less than 0.75 mm. A configuration in which a lateral hole is formed by a through hole using a metal plate of 0.75 mm or less is suitable. In the case of a HPLC column with a column length of 20 mm, it can be configured by combining 3 pieces in the joint part, 27 pieces in the filling part, 1 piece in the filter driving part, 1 connecting part, and 1 bottom plate part, with a minimum of 33 pieces or more. Can be formed by stacking.

上記のフォトエッチングが行なえるもっとも薄い板厚としては、0.005mmと言われているが、現在の拡散接合装置の精度から見ると、100枚程度積層した場合では、最大で1枚につき0.030mmのずれが生じると言われているので、貫通孔が絶対に塞がることの無い、60μmより大きい径で、充填する内部空間(充填部)及びその他の縦孔を形成する必要がある。 The thinnest plate thickness that can be photo-etched is said to be 0.005 mm, but from the viewpoint of the accuracy of the current diffusion bonding apparatus, when about 100 sheets are stacked, a maximum of 0. Since it is said that a shift of 030 mm occurs, it is necessary to form the filling internal space (filling portion) and other vertical holes with a diameter larger than 60 μm so that the through hole is never blocked.

例えば、厚み60μmの板厚の場合、貫通孔の直径が0.1mmで2箇所の円形の貫通孔が形成され、厚さ0.2mmフィルターを打ち込むジョイント部分の高さ0.3mmで50枚、2箇所の60μmの真円の貫通孔の空いた充填部分150mmに2500枚、0.2mmのフィルターの埋め込み部に4枚、貫通した連通部分(横孔)1枚、80μm充填用溶媒抜け穴加工された部分が高さ1mmで17枚、合計で約2600枚の積層となる。内径0.1mm、長さ300mmの高耐圧のカラムを作製することが出来る。これが、HPLCカラムとして最大積層数となる。 For example, in the case of a plate thickness of 60 μm, two circular through holes with a diameter of the through hole of 0.1 mm are formed, and a thickness of a joint portion for driving a filter with a thickness of 0.2 mm is 0.3 mm. 2500 pieces in the filled portion 150 mm with two 60 μm perfect circular through holes, 4 pieces in the embedded portion of the 0.2 mm filter, 1 communicating portion (transverse hole) that penetrated, 80 μm filling solvent through hole processing The height is 1 mm, and the total number of layers is 17, which is about 2,600 in total. It is possible to manufacture a column having an inner diameter of 0.1 mm and a length of 300 mm and high pressure resistance. This is the maximum number of stacks for the HPLC column.

実際には、カラムとしての要求サイズ及び作り易さを考えると、デッドボリュームの少なくなる0.2mm板厚さが良く、ジョイント部9枚+充填部分30mmで150枚、フィルター打ち込み部分1枚、貫通した連通部分(横孔)1枚、底板部分1枚、合計162枚となる。HPLCカラムとしては、数100枚程度の積層が推奨される。 Actually, considering the required size as a column and the ease of making, the 0.2mm plate thickness that reduces the dead volume is good, and the joint part is 9 pieces + the filling part is 30mm, 150 pieces, the filter driving part is 1 piece, and the penetration is There is a total of 162 sheets, one communicating portion (lateral hole) and one bottom plate portion. As the HPLC column, it is recommended to stack several hundred sheets.

積層による貫通孔の位置のズレは、貫通孔が積層後に貫通していれば、基本的には問題無いが、クロマト分離用カラムとしては、実際の使用時に分析結果に影響してしまう。HPLCにおける実際の溶出時間のバラツキは、小さい方がよいが、高耐圧HPLCにおいて使用されるグラジエント溶出では、良好な溶出時間に対して12%程度は許容されるバラツキとなる。即ち、貫通孔の内径に対する積層のずれを6%以下に抑えることで、この溶出時間のバラツキを12%程度に抑えることが達成出来ることになる。現状の技術において、金属板の100枚程度の拡散接合における最大のズレ幅は、30μm程度と言われている。将来精度が上がる可能性はあるが、現状の積層のバラツキから考えると充填部分としては、0.5mm径以上の貫通孔の積層がHPLCカラムとしては適することになる。500μm径に対して、最大30μmずれても、溶出時間のバラツキ12%以下に抑えることが出来、クロマト用分離カラムとして使用出来ることになる。即ち、HPLCカラムとしては、積層バラツキを内径に対して、6%以下に抑える必要がある。 The positional deviation of the through-holes due to stacking basically causes no problem if the through-holes penetrate through after stacking, but as a column for chromatographic separation, it affects the analysis result during actual use. The variation in the actual elution time in HPLC is preferably as small as possible, but in the gradient elution used in the high pressure HPLC, about 12% is an allowable variation with respect to the good elution time. That is, by suppressing the deviation of the lamination with respect to the inner diameter of the through hole to 6% or less, it is possible to suppress the variation in the elution time to about 12%. In the current technology, it is said that the maximum deviation width in the diffusion bonding of about 100 metal plates is about 30 μm. Although accuracy may increase in the future, stacking through-holes with a diameter of 0.5 mm or more is suitable for the HPLC column as a packing part in view of the current dispersion of stacking. Even with a maximum deviation of 30 μm from the diameter of 500 μm, the variation in elution time can be suppressed to 12% or less, and the column can be used as a separation column for chromatography. That is, for the HPLC column, it is necessary to suppress the stacking variation to 6% or less of the inner diameter.

このように、本発明からなる部品は、金属部品の中でも、最も精度、耐圧、デッドボリュームなどの要求仕様が多いHPLC用カラムにも適用出来る。カラム用として、本発明での金属部品を用いた場合には、従来のような接続ジョイントが不必要となり、締め込み無しでジョイントが可能となる。そのジョイントとしては、積層した板表面が、接続面に出ることになるので、表面はきれいであり、加工無しでも、面シールが簡単に出来ることになる。 As described above, the component according to the present invention can be applied to an HPLC column, which has the most required specifications such as accuracy, pressure resistance, dead volume among metal components. When the metal part according to the present invention is used for a column, the conventional connection joint is unnecessary, and the joint is possible without tightening. As the joint, the surface of the laminated plates is exposed at the connection surface, so that the surface is clean and face sealing can be easily performed without processing.

2本の縦孔を有する金属積層体の内部に、縦孔を連通させるデッドボリュームの影響の無い通液部分を作製することが出来るので、カラムの注入側と出口側を同じ方向に構成することが出来、一つの面で、外部から押さえることで簡単にシールすることが出来る。 Inside the metal laminate having two vertical holes, it is possible to form a liquid passing portion that connects the vertical holes and is not affected by dead volume. Therefore, configure the column injection side and outlet side in the same direction. It is possible to easily seal by pressing from one side from the outside.

又、モノリスタイプ以外の粒子タイプ充填剤の充填時に注入する液体を排出するために必要な排出路を第三流路として連通孔に連通させ、第三流路は縦孔の開口が形成された一端面の反対側の他端面に開口し、充填後に排出路を挿脱自在の栓で塞いで開閉自在に構成することも出来る。排出路は貫通孔を形成し金属板を1枚又は1枚以上積層して形成することが出来る。 In addition, the discharge passage necessary for discharging the liquid to be injected at the time of filling the particle type filler other than the monolith type is connected to the communication hole as the third flow passage, and the third flow passage is formed with a vertical hole. It is also possible to open on the other end surface opposite to the one end surface and to open and close by closing the discharge passage with a plug that can be inserted and removed after filling. The discharge path can be formed by forming a through hole and laminating one or more metal plates.

金属積層体に2本の縦孔と縦孔を連通させる連通孔を形成した場合、1本の縦孔のみ又は2本の縦孔のみに充填部を形成してもよいが、1本の縦孔及び連通孔に充填剤を充填し、又は2本の縦孔及び連通孔に充填剤を充填し、又は連通孔のみに充填剤を充填して充填部を構成することとしてもよい。 When two vertical holes and a communication hole that connects the vertical holes to each other are formed in the metal laminate, the filling portion may be formed only in one vertical hole or in only two vertical holes. The hole and the communication hole may be filled with the filler, or the two vertical holes and the communication hole may be filled with the filler, or only the communication hole may be filled with the filler to form the filling portion.

金属積層体の連通孔に充填する充填剤は粒子状である必要があるが、縦孔に充填する充填剤は粒子状のほか、一体的形状のモノリス体、モノリス体の表面にガラス膜が形成されたガラスクラッドモノリス体を用いることが出来る。 The filler that fills the communication holes of the metal laminate must be in the form of particles, but the filler that fills the vertical holes is in the form of particles, as well as a monolith with an integral shape, and a glass film is formed on the surface of the monolith. The glass clad monolith body can be used.

本発明の金属積層体は、機械部品、光学部品、センサ部品、液体・気体流路、固体成形部品等に使用することが出来る。 The metal laminate of the present invention can be used for machine parts, optical parts, sensor parts, liquid/gas flow paths, solid molded parts and the like.

内径2.0mm、長さ31.4mm(金属板厚さ0.2mm×157枚)のカラム管を以下のようにして形成した。図11(a)〜図11(f)は金属板の平面図である。夫々の金属板は複数枚分が1枚の金属製の板で製造され、この金属製の板が積層されて、接着されて複数の金属積層体が一体に形成された後に切断されて製造される。 A column tube having an inner diameter of 2.0 mm and a length of 31.4 mm (metal plate thickness 0.2 mm×157 sheets) was formed as follows. 11A to 11F are plan views of the metal plate. Each of the metal plates is made of a plurality of metal plates, and the metal plates are laminated and adhered to each other to form a plurality of metal laminated bodies, which are then cut and manufactured. It

他の流路とカラムの接続を行なうための直径3mmの円柱状貫通孔301及び流路出口を構成する円柱状貫通孔302が形成された金属板201(図11(a))、充填部として充填剤を充填するための直径2mmの円柱状貫通孔303及び第2縦孔の直径0.2mmの円柱状空間を形成する円柱状貫通孔304が形成された金属板202(図11(b))、充填剤を保持するための円径フィルターを留める空間を作り出す溝305と円柱状貫通孔306及び第2縦孔を形成する円柱状貫通孔307が形成された金属板203(図11(c))、2箇所の直径0.2mmの円柱状貫通孔308、309を形成するための金属板204(図11(d))、深さ0.2mmの貫通孔310で構成される横孔を形成するための金属板205(図11(e))、横孔に隣接して横孔の一面を画定する金属板206(図11(f))を複数枚作製するためのガラス製のパターンマスクを作製した。 A metal plate 201 (FIG. 11(a)) in which a cylindrical through hole 301 having a diameter of 3 mm for connecting another flow channel and a column and a cylindrical through hole 302 forming a flow channel outlet is formed, as a filling portion. A metal plate 202 in which a cylindrical through hole 303 having a diameter of 2 mm for filling a filler and a cylindrical through hole 304 forming a cylindrical space having a diameter of 0.2 mm of the second vertical hole are formed (FIG. 11B). ), a metal plate 203 having a groove 305 for creating a space for holding a circular diameter filter for holding a filler, a cylindrical through hole 306, and a cylindrical through hole 307 forming a second vertical hole (FIG. 11(c)). )) Metal plate 204 (FIG. 11(d)) for forming two cylindrical through holes 308 and 309 having a diameter of 0.2 mm and a lateral hole constituted by a through hole 310 having a depth of 0.2 mm. A pattern mask made of glass for producing a plurality of metal plates 205 (FIG. 11E) for forming and a plurality of metal plates 206 (FIG. 11F) adjacent to the lateral holes and defining one surface of the lateral holes. Was produced.

このパターンマスクを用いて、レジストを塗布して、複数の金属板の表面積を有する金属板面に、15×4列の60パターンを、焼き付け転写した。透過した光が当たった箇所のレジストが硬化し、次に、現像することで、硬化していないレジストを除去した。レジストが残っていない部分をエッチングし、次にレジストを除去し、洗浄し、同一形状の複数の金属板分の貫通孔などがパターン化して設けられた厚さ0.2mmの金属板を得た。この工程を連続的に繰り返すことで、図11(a)に示す金属板201を9枚、図11(b)に示す金属板202を157枚、図11(c)に示す金属板203を1枚、図11(d)に示す金属板204を1枚、図11(e)に示す金属板205を1枚、図11(f)に示す金属板206を131枚得た。これら300枚の金属板を、積層し、拡散接合を行い、金属板が複数枚分一体に形成された積層体を得た。 Using this pattern mask, a resist was applied, and 60 patterns of 15×4 rows were transferred by printing onto a metal plate surface having a plurality of metal plate surface areas. The resist at the portion exposed to the transmitted light was cured, and then developed to remove the uncured resist. A portion where no resist remains is etched, then the resist is removed and washed to obtain a metal plate having a thickness of 0.2 mm provided with patterned through holes for a plurality of metal plates having the same shape. .. By repeating this process continuously, nine metal plates 201 shown in FIG. 11A, 157 metal plates 202 shown in FIG. 11B, and one metal plate 203 shown in FIG. One metal plate 204 shown in FIG. 11(d), one metal plate 205 shown in FIG. 11(e), and 131 metal plates 206 shown in FIG. 11(f) were obtained. These 300 metal plates were laminated and diffusion-bonded to obtain a laminate in which a plurality of metal plates were integrally formed.

拡散接合の後、積層された金属板3を、積層方向に切断することで、図12に示す円柱状の内部空間101を持った金属積層体で構成される金属部品10を60個得た。 After the diffusion bonding, the stacked metal plates 3 were cut in the stacking direction to obtain 60 metal components 10 including a metal stack having a cylindrical internal space 101 shown in FIG.

内径2.0mm、長さ51.4mm(金属板厚さ0.2mm×257枚)のカラム管が2本連通したものを以下のようにして形成した。図13(a)〜図13(f)は金属板の平面図である。夫々の金属板は複数枚分が1枚の金属製の板で製造され、この金属製の板が積層されて、接着されて複数の金属積層体が一体に形成された後に切断されて製造される。 A column tube having an inner diameter of 2.0 mm and a length of 51.4 mm (metal plate thickness: 0.2 mm×257 sheets) was connected to form two column tubes as follows. 13A to 13F are plan views of the metal plate. Each of the metal plates is made of a plurality of metal plates, and the metal plates are laminated and adhered to each other to form a plurality of metal laminated bodies, which are then cut and manufactured. R.

他の流路とカラムの接続を行なうための2箇所の直径3mm円柱状貫通孔331を形成するため金属板201(図13(a))、充填部として充填剤を充填するための2箇所の直径2mmの円柱状貫通孔332を形成するための金属板212(図13(b))、充填剤を保持するための円径フィルターを留める2箇所の空間を作り出す溝335と円柱状貫通孔336が形成された金属板213(図13(c))、2箇所の直径0.2mm円柱状貫通孔336を形成するための金属板214(図13(d))、深さ0.2mmの貫通孔337で構成される横孔を形成するための金属板215(図13(e))、充填剤の充填時に溶媒を排出するための直径0.8mm円柱状貫通孔338(排出路、第三流路)を形成するための金属板216(図13(f))を複数枚作製するためのガラス製のパターンマスクを作製した。 A metal plate 201 (FIG. 13(a)) for forming cylindrical through holes 331 having a diameter of 3 mm at two locations for connecting another flow path and the column, and two locations for filling a filler as a filling portion. A metal plate 212 (FIG. 13B) for forming a cylindrical through hole 332 having a diameter of 2 mm, a groove 335 for creating two spaces for holding a circular diameter filter for holding a filler, and a cylindrical through hole 336. A metal plate 213 (FIG. 13(c)) in which two holes are formed, and a metal plate 214 (FIG. 13(d)) for forming two cylindrical through holes 336 having a diameter of 0.2 mm, a through hole having a depth of 0.2 mm. A metal plate 215 (FIG. 13E) for forming a lateral hole constituted by the hole 337, a cylindrical through hole 338 having a diameter of 0.8 mm for discharging the solvent at the time of filling the filler (the discharge passage, the third A patterned mask made of glass for producing a plurality of metal plates 216 (FIG. 13(f)) for forming the flow paths was produced.

このパターンマスクを用いて、レジストを塗布して、複数の金属板の表面積を有する金属板面に、15×4列の60パターンを、焼き付け転写した。透過した光が当たった箇所のレジストが硬化し、次に、現像することで、硬化していないレジストを除去した。レジストが残っていない部分をエッチングし、次にレジストを除去し、洗浄し、同一形状の複数の金属板分の貫通孔などがパターン化して設けられた厚さ0.2mmの金属板を得た。この工程を連続的に繰り返すことで、図13(a)に示す金属板211を9枚、図13(b)に示す金属板212を257枚、図13(c)に示す金属板213を1枚、図13(d)に示す金属板214を1枚、図13(e)に示す金属板215を1枚、図13(f)に示す金属板216を31枚得た。これら300枚の金属板を、積層し、拡散接合を行い、金属板が複数枚分一体に形成された積層体を得た。 Using this pattern mask, a resist was applied, and 60 patterns of 15×4 rows were transferred by printing onto a metal plate surface having a plurality of metal plate surface areas. The resist at the portion exposed to the transmitted light was cured, and then developed to remove the uncured resist. A portion where no resist remains is etched, then the resist is removed and washed to obtain a metal plate having a thickness of 0.2 mm provided with patterned through holes for a plurality of metal plates having the same shape. .. By continuously repeating this step, nine metal plates 211 shown in FIG. 13A, 257 metal plates 212 shown in FIG. 13B, and one metal plate 213 shown in FIG. One metal plate 214 shown in FIG. 13(d), one metal plate 215 shown in FIG. 13(e), and 31 metal plates 216 shown in FIG. 13(f) were obtained. These 300 metal plates were laminated and diffusion-bonded to obtain a laminate in which a plurality of metal plates were integrally formed.

拡散接合の後、積層された金属板を、積層方向に切断することで、図14に示す円柱状の内部空間101を持った金属積層体で構成される金属部品11を60個得た。尚、図14(b)においては省略されている金属板もある。 After the diffusion bonding, the stacked metal plates were cut in the stacking direction to obtain 60 metal components 11 composed of a metal stack having a cylindrical internal space 101 shown in FIG. There is also a metal plate omitted in FIG. 14(b).

実施例1のパターンマスクと実施例2のパターンマスクを組み合わせて、2種以上異なるタイプをパターン化した金属板にしても問題はなかった。 There was no problem even if the pattern mask of Example 1 and the pattern mask of Example 2 were combined and two or more different types were patterned.

実施例1の金属部品の拡散接合による耐圧のバラツキ試験を行なった。拡散接合は、加熱加圧することで、接合界面部分が一体化していく接合方法であり、種々の金属部品の接合に使用されている。しかし、金属一般部品においては、液体やガス体を入れての耐圧のバラツキは確認、検討されていない。しかし、耐圧を高めるために断面が真円状の貫通孔を穿孔した金属板を積層し構成しているので、その拡散接合の耐圧への影響は重要であるので、その確認を行なった。 A variation test of withstand voltage was performed by diffusion bonding of the metal components of Example 1. Diffusion bonding is a bonding method in which bonded interface portions are integrated by heating and pressing, and is used for bonding various metal parts. However, with respect to general metal parts, variations in pressure resistance when liquids or gasses are put in have not been confirmed or studied. However, in order to increase the breakdown voltage, since metal plates having through-holes with a perfect circular cross section are laminated, the influence on the breakdown voltage of the diffusion bonding is important.

実施例1の構成の金属積層体で、SUS316Lを用いた0.2mm厚みの金属板を300枚積層した金属部品の耐圧性を調べた。拡散接合条件を変化させて3種の拡散接合金属部品A、B、Cを得た。金属部品Aは積層高さ60.101mm、金属部品Bは積層高さ59.497mm、金属部品Cは積層高さ58.615mmである。 With respect to the metal laminate having the structure of Example 1, the pressure resistance of a metal component in which 300 metal plates of 0.2 mm thickness using SUS316L were laminated was examined. Three types of diffusion-bonded metal parts A, B, and C were obtained by changing the diffusion-bonding conditions. The metal component A has a laminated height of 60.101 mm, the metal component B has a laminated height of 59.497 mm, and the metal component C has a laminated height of 58.615 mm.

金属部品A、B、Cを実施例4のカラムホルダー80に設置し、出口に抵抗管として内径0.13mm、長さ3mのステンレス製チューブを取り付けて、ポンプで、充填でよく使用されるクロロホルムを1mL/min〜20mL/minまで流速を変化させて耐圧性を調べた。流速に対する圧力変動プロットを図15に示した。 The metal parts A, B, and C were installed in the column holder 80 of Example 4, a stainless tube having an inner diameter of 0.13 mm and a length of 3 m was attached to the outlet as a resistance tube, and chloroform was often used for filling with a pump. The pressure resistance was examined by changing the flow rate from 1 mL/min to 20 mL/min. A pressure fluctuation plot with respect to the flow rate is shown in FIG.

金属部品Aは、20MPa程度以上には上がらず表面に液体が染み出てきた。金属部品BとCは、流量に比例して80MPa、100MPaまで上がり、漏れは生じなかった。ただし、金属部品Cにおいては、拡散接合条件が強すぎたため、金属部品内の流路が一部金属で埋まり、狭くなっていると考えられた。HPLCカラムや反応管など高耐圧で用いる金属部品においては、拡散接合方法の加圧条件により耐圧性に明白な差が見られた。 The metal part A did not rise above about 20 MPa, and liquid oozes out on the surface. The metal parts B and C increased to 80 MPa and 100 MPa in proportion to the flow rate, and no leakage occurred. However, in the metal part C, since the diffusion bonding conditions were too strong, it was considered that the flow path in the metal part was partially filled with metal and narrowed. For metal parts such as HPLC columns and reaction tubes used with high pressure resistance, a clear difference in pressure resistance was observed depending on the pressure conditions of the diffusion bonding method.

SUS316Lの金属板を用いて、金属部品Bの拡散接合方法で、実施例1の構成のカラムを10個と実施例2の構成のカラムを40個を割付したマスクパターンで作製し、拡散接合し、切断し合計50個の金属部品を得た。積層高さを測定した結果、平均59.483mm、標準偏差0.03mm、CV(変動係数)0.05%で高い再現性を示し バラツキが無いことが確認された。実施例1の構成のカラムから2個無作為にピックアップし、実施例2の構成のカラムから10個無作為に取り、水100%で8mL/minで送液したところ、44MPaとなり、HPLCカラムや反応管として十分な耐圧があることが実証された。 Using a metal plate of SUS316L, by a diffusion bonding method for the metal part B, a column having 10 columns having the configuration of Example 1 and 40 columns having the configuration of Example 2 was prepared in a mask pattern, and diffusion bonding was performed. After that, a total of 50 metal parts were obtained by cutting. As a result of measuring the stack height, it was confirmed that the average was 59.483 mm, the standard deviation was 0.03 mm, and the CV (coefficient of variation) was 0.05%, showing high reproducibility and no variation. Two columns were randomly picked up from the column having the constitution of Example 1, 10 were randomly picked from the column having the constitution of Example 2, and when the liquid was fed at 8 mL/min with 100% of water, the pressure was 44 MPa. It was demonstrated that the reaction tube has sufficient pressure resistance.

耐圧試験を一度行ない、40MPa以上耐圧の得られた拡散接合条件を用いれば、再現良く 40MPa以上の耐圧がある金属部品を一度に数10個得ることが出来る。 If a withstand voltage test is performed once and diffusion bonding conditions with a withstand voltage of 40 MPa or more are used, it is possible to obtain several tens of metal parts having a withstand voltage of 40 MPa or more with good reproducibility.

実施例1〜3のように、断面が真円の貫通孔を設けた金属板を積層した部品が、HPLCカラムとして使用出来るかを検証した。本発明金属部品では、従来のようなパイプを用いることが不必要となるため、フェラルやオシネ、ネジなどの接続が不要となる。更に金属部品内部に流路を設けることが出来るために、金属部品内で流路を折り返すことも可能となり、カラムの接続部分を一方向にまとめることが可能となる。従来のパイプ型カラムでは、カラム1本ずつを、高耐圧に耐えうるように、カラムとパッカー間をスパナを用いて締め込みながら接続する必要があった。 As in Examples 1 to 3, it was verified whether or not a component obtained by laminating metal plates provided with through holes having a perfect circular cross section could be used as an HPLC column. In the metal part of the present invention, since it is unnecessary to use a conventional pipe, it is not necessary to connect a ferrule, an cine, a screw, or the like. Further, since the flow path can be provided inside the metal part, the flow path can be folded back inside the metal part, and the connection part of the column can be gathered in one direction. In the conventional pipe type column, it is necessary to connect the columns and the packer while tightening them with a spanner so that they can withstand high pressure.

本発明の金属部品では、図17に示すように、接続シール面となるフィルターで止める部分91又はクロマトグラフィー装置との接続部分92は、金属板表面になり、きれいな平滑な表面となり、そのままパッカー82と本発明金属部品10に上下に力を掛けるだけで、高耐圧を持つように簡単に接続出来る。充填冶具としては、この形に限定されることは無いが、今回の検証用には図16の充填冶具80を作製し用いた。パッカー82と金属部品10は、接続シール部分85で、上下に力を加えるだけで簡単にシール出来る。上下に力を加える方法としては、後述の実施例8のカラムホルダーのようにテコの原理を利用してもよいが、本実施例の充填では六角ネジ83を回すことで上下に抑えた。 In the metal component of the present invention, as shown in FIG. 17, the portion 91 to be stopped by the filter which is the connection seal surface or the connection portion 92 with the chromatography device is a metal plate surface, which is a clean and smooth surface, and the packer 82 as it is. By simply applying a force to the metal component 10 of the present invention in the vertical direction, the metal component 10 can be easily connected to have a high withstand voltage. Although the filling jig is not limited to this shape, the filling jig 80 of FIG. 16 was prepared and used for this verification. The packer 82 and the metal component 10 can be easily sealed by applying a force in the vertical direction at the connection seal portion 85. As a method of applying the force in the vertical direction, the lever principle may be used as in the column holder of Example 8 to be described later, but in the filling of the present example, the hexagonal screw 83 was turned to suppress the vertical direction.

本実施例の金属部品内部において、図17は実施例1における図12に示される金属部品10の側面図である。金属部品10をHPLCカラムとして使用する場合、フィルター打ち込み部94、横孔で構成される連通部93、充填剤を充填する充填部99、充填後のフィルター設置部91、装置との接続部分92となる。 17 is a side view of the metal component 10 shown in FIG. 12 in the first embodiment inside the metal component of the present embodiment. When the metal part 10 is used as an HPLC column, a filter driving part 94, a communication part 93 composed of lateral holes, a filling part 99 for filling a packing material, a filter setting part 91 after filling, and a connection part 92 with the device. Become.

HPLCカラムとして用いる場合には、高耐圧が要求されるため、連通部93の先端部分931は、図18に示すように、断面が円に近くなるような加工を行ない、横孔が0.2mmの溝加工に対して端部は直径0.3mmの円状加工を施し、フィルターの打ち込みに対して変形に耐えるように構成されている。更にフィルター打ち込み部94の縦断面は図19に示すように、ハーフエッチングされており、充填剤を留めるフィルターを打ち込んでも、流体がフィルター全体を流れるように構成されている。流速50μL/min以上の流量で用いる場合には、ハーフエッチング部分95が無いと、フィルターと打ち込んだ面の間に空間が無くなるので、急激に内径が細くなり、塩などの析出が生じ易くなるので、ハーフエッチング部分95を形成することが好ましい。但し、流速50μL/min未満では、フィルター打ち込み部94によるデッドボリュームの影響が大きくなり、流速も遅くなりフィルター全体に流れるようになるので、このハーフエッチングの重要性は薄まる。 When used as an HPLC column, high withstand pressure is required. Therefore, as shown in FIG. 18, the tip portion 931 of the communicating portion 93 is processed so that its cross section is close to a circle, and the lateral hole has a diameter of 0.2 mm. With respect to the groove processing of No. 3, the end portion is subjected to circular processing with a diameter of 0.3 mm, and is configured to withstand deformation when the filter is driven. Further, as shown in FIG. 19, the vertical cross section of the filter driving part 94 is half-etched so that the fluid flows through the entire filter even when the filter holding the filler is driven. When used at a flow rate of 50 μL/min or more, if there is no half-etched portion 95, there is no space between the filter and the punched surface, so the inner diameter becomes sharply sharp, and salts and the like easily precipitate. It is preferable to form the half-etched portion 95. However, if the flow rate is less than 50 μL/min, the influence of dead volume due to the filter driving part 94 becomes large, the flow rate becomes slow, and the filter flows throughout the filter, so the importance of this half etching diminishes.

実際には充填後のクロマトデータを見ながら最適な形を選択する必要があるが、内径1mm以上のHPLCカラムの場合にはハーフエッチングした部品を組み込むことが好ましい。 In practice, it is necessary to select the optimum shape while checking the chromatographic data after packing, but in the case of an HPLC column having an inner diameter of 1 mm or more, it is preferable to incorporate a half-etched part.

実施例1で作製した金属部品10を用いたHPLCカラムとしては、内径2.0mm、長さ31.4mmとなる。本実施例では、内径2.0mmで内径1mm以上となるため、ハーフエッチングした金属板を組み入れた。 The HPLC column using the metal part 10 manufactured in Example 1 has an inner diameter of 2.0 mm and a length of 31.4 mm. In this example, the inner diameter was 2.0 mm and the inner diameter was 1 mm or more, so a half-etched metal plate was incorporated.

まず、金属部品に、外径2mm、厚さ1mm、SUS316製の0.2μm孔の焼結金属フィルターを挿入し、打ち込んで固定した。耐溶媒性のある接着剤でフィルターを固定することも出来るが、フィルターを止める部分にハーフエッチング処理が施されていることにより、打ち込みだけでも止めることが出来る。 First, a sintered metal filter having an outer diameter of 2 mm, a thickness of 1 mm, and made of SUS316 and having 0.2 μm holes was inserted into a metal part, and was punched and fixed. The filter can be fixed with an adhesive that has solvent resistance, but it can also be stopped by just driving because the part where the filter is stopped is half-etched.

図16に示すように、パッカー82に金属部品10をセットし、6角ネジ83で固定した。装置接続部分91と92には、厚さ50μmのPEEKシートを打ち抜いたシールを用いた。パッカー82は内径3mm、長さ30cmのものを用いた。オクタデシル基結合シリカゲルであるHPLC用充填剤 Inertsil ODS−3 3μm(ジーエルサイエンス社製)0.3gをビーカーに量り採り、ヘキサノールを3mL加え、超音波洗浄器で超音波を加えて良く混合し、充填剤スラリーを作製した。パッカー82上部から、該スラリーを入れて、高耐圧ポンプに接続し、加圧溶媒ジクロロメタンで流速1mL/minで定流量充填を行なった。圧力は最大60MPaまで上がり、40MPaで一定となった。次に、加圧溶媒をメタノールに変更し、50MPaの定圧力で2時間送液した。この充填の間、金属部品、接続部分からの液漏れはまったく観測されず、HPLCカラムとして十分な耐圧があることが実証された。 As shown in FIG. 16, the metal component 10 was set in the packer 82 and fixed with hexagonal screws 83. Seals obtained by punching out a PEEK sheet having a thickness of 50 μm were used for the device connecting portions 91 and 92. The packer 82 used had an inner diameter of 3 mm and a length of 30 cm. Octadecyl group-bonded silica gel packing material for HPLC Inertsil ODS-3 3 μm (manufactured by GL Science Co., Ltd.) 0.3 g is weighed into a beaker, added with 3 mL of hexanol, and ultrasonically added with an ultrasonic cleaner to thoroughly mix and fill. An agent slurry was prepared. The slurry was put in from the upper part of the packer 82, connected to a high pressure pump, and was filled with a pressurized solvent dichloromethane at a flow rate of 1 mL/min at a constant flow rate. The pressure increased up to 60 MPa and became constant at 40 MPa. Next, the pressurized solvent was changed to methanol, and the solution was fed at a constant pressure of 50 MPa for 2 hours. During this filling, no liquid leakage was observed from the metal parts and the connecting portion, demonstrating that the HPLC column has sufficient pressure resistance.

実施例4にて、実施例1の金属部品に、Inertsil ODS−3 3μmを充填したHPLCカラムを用い、実施例4で、充填に用いたパッカー部分を、図20に示すように、内径0.25mm、長さ10cmのステレンスパイプ79に変更し、高速液体クロマトグラフLC800(ジーエルサイエンス社製)にセットして分析評価した。 In Example 4, an HPLC column in which Inertsil ODS-3 3 μm was packed in the metal part of Example 1 was used, and the packer part used for packing in Example 4 had an inner diameter of 0. A stainless steel pipe 79 having a length of 25 mm and a length of 10 cm was used, and it was set on a high performance liquid chromatograph LC800 (manufactured by GL Sciences Inc.) for analysis and evaluation.

溶離液35%アセトニトリル水溶液、オーブン温度45℃、検出はUV254nm(MU701、セル光路長5mm、セル容量1μL)、試料は1.ウラシル、2.アセトフェノン、3.ベンゼン、4.トルエン、5.ナフタレンで、流速を変化させて評価した。夫々の結果は、流速0.4mL/minは図21(a)に示し、0.8mL/minは図21(b)に示し、1mL/minは図21(c)に示し、1.5mL/minは図21(d)に示す。
夫々、分析圧力は、7.4MPa、17.5MPa、24MPa、40MPaと変化したが、漏れもなくカラムが劣化することもなく、本発明金属部品は、高耐圧HPLCカラムとして有効であることが確認された。
Eluent 35% acetonitrile aqueous solution, oven temperature 45° C., detection UV254 nm (MU701, cell optical path length 5 mm, cell volume 1 μL), sample 1. Uracil, 2. Acetophenone, 3. Benzene, 4. Toluene, 5. The evaluation was performed by changing the flow rate with naphthalene. The respective results show that the flow rate of 0.4 mL/min is shown in FIG. 21(a), 0.8 mL/min is shown in FIG. 21(b), 1 mL/min is shown in FIG. 21(c), and 1.5 mL/min. min is shown in FIG.
The analytical pressures changed to 7.4 MPa, 17.5 MPa, 24 MPa, and 40 MPa, respectively, but neither the leak nor the column deteriorated, and it was confirmed that the metal part of the present invention is effective as a high pressure HPLC column. Was done.

更に、HPLC分析としてよく用いられるグラジエント分析でも評価した。40%アセトニトリル水溶液から100%アセトニトリルまでの1.5分間のリニアグラジエントを、流速0.2mL/min、その他の条件は上記と同じで行なった結果、図22に示すように、すべてのピークで、ピーク対称性1.2以下のテーリングの無いピークが得られており、積層されたカラム管内壁表面はHPLC分析において、均一な流れになっていることが実証された。 Furthermore, it was evaluated by a gradient analysis which is often used as an HPLC analysis. As a result of performing a linear gradient from 40% acetonitrile aqueous solution to 100% acetonitrile for 1.5 minutes at a flow rate of 0.2 mL/min and other conditions as above, as shown in FIG. 22, at all peaks, A tailing-free peak having a peak symmetry of 1.2 or less was obtained, and it was verified that the inner wall surface of the stacked column tubes had a uniform flow in the HPLC analysis.

断面が真円の貫通孔を設けた金属板を積層して、充填剤を充填する充填部を2箇所設けた部品が、実際のHPLCカラムとして使用出来るかを検証した。実施例5のように連通部(横孔)を設けることで、流路の方向を折り返せるので、充填部となる空間を何箇所でも設けることが出来るが、粒子充填タイプHPLCカラムとしては、充填工程が必要となるため、この実施例に示すように、2箇所の充填部分を設けることが好ましい。 It was verified whether a metal plate having a through-hole having a perfect circular cross section was laminated and a component having two packing portions for packing a packing material could be used as an actual HPLC column. Since the direction of the flow path can be folded back by providing the communication part (lateral hole) as in Example 5, it is possible to provide a space to be the packing part at any number of places, but as a particle packing type HPLC column, packing is performed. Since steps are required, it is preferable to provide two filling portions as shown in this embodiment.

本実施例の金属部品において、図23は実施例2における図14に示される金属部品11の側面図である。内径2.0mm、長さ51.4mm(金属板厚さ0.2mm×257枚)のカラム管が2本連結して構成されている。金属部品11を充填部が2箇所あるHPLCカラムとして使用する場合には、フィルター打ち込み部94が2箇所、充填部99、99を連通させる連通孔93、充填時にスラリー溶媒を排出させる排出路95(第三流路)、充填後にフィルターを設置し、装置と接続する接続部91が2箇所となる。 23 is a side view of the metal part 11 shown in FIG. 14 in the second embodiment. Two column tubes having an inner diameter of 2.0 mm and a length of 51.4 mm (metal plate thickness: 0.2 mm×257 sheets) are connected to each other. When the metal part 11 is used as an HPLC column having two packing parts, there are two filter driving parts 94, communication holes 93 for communicating the packing parts 99, 99, and a discharge path 95 for discharging the slurry solvent at the time of packing ( (3rd flow path), a filter is installed after filling, and there are two connecting portions 91 for connecting to the device.

実施例4と同様の充填冶具を用いて、実施例4と同様に充填剤を充填した。フィルター打ち込み部94は、図13(c)に示すように、両側の孔ともハーフエッチングした部品を用いた。フィルター打ち込み部94の2箇所に外径2mm、厚さ1mm、SUS316製0.2μm孔の焼結金属フィルターを挿入し、打ち込んで固定した。パッカーとしては、内径3mm、長さ50cmのものを用いて、充填部99の2箇所にセットした。1台のポンプからの送液を、2箇所に分岐して、同時に充填してもよいが、今回は、各パッカー毎に別々のポンプを用いて充填した。充填部毎に充填条件を変更したり、充填剤種を変えたりすることも出来るが、本実施例では同じ充填剤を用いて同じ充填条件で充填した。 The same filling jig as in Example 4 was used to fill the filler in the same manner as in Example 4. As the filter driving part 94, as shown in FIG. 13C, a part in which holes on both sides were half-etched was used. A sintered metal filter having an outer diameter of 2 mm, a thickness of 1 mm, and a 0.2 μm hole made of SUS316 having a diameter of 2 μm was inserted into two places of the filter driving portion 94, and was fixed by driving. As the packer, one having an inner diameter of 3 mm and a length of 50 cm was used, and the packer was set at two places of the filling portion 99. The liquid sent from one pump may be branched into two locations and filled at the same time, but this time, each packer was filled with a separate pump. Although it is possible to change the filling condition or the type of the filler for each filling part, in the present example, the same filling agent was used and the filling was performed under the same filling condition.

オクタデシル基結合シリカゲルであるHPLC用充填剤Inertsil ODS−3 4μm(ジーエルサイエンス社製)1gをビーカーに量り採り、10mLのヘキサノールを加え、超音波洗浄機で超音波を加えて良く混ぜ、充填剤スラリー10mLを作製した。各パッカー上部から、スラリーを5mLずつに分けて入れて、各々高耐圧ポンプに接続し、加圧溶媒ジクロロメタンで流速1mL/minで定流量充填を行なった。溶媒廃液は、スラリー溶媒の排出路95(第三流路)から排出した。圧力は最大70MPaまで上がり、50MPaで一定となった。両充填部99とも同じ圧力上昇を示した。圧力の上がりが同じであるため、両側の充填部とも同じであり充填も再現良く出来ることが明らかとなった。 Octadecyl group-bonded silica gel filler for HPLC Inertsil ODS-3 4 μm (manufactured by GL Sciences Inc.) 1 g was weighed into a beaker, 10 mL of hexanol was added, and ultrasonic waves were added with an ultrasonic cleaner to mix well, and the filler slurry 10 mL was made. From the top of each packer, the slurry was divided into 5 mL portions, each was connected to a high-pressure pump, and a constant flow rate filling was performed with a pressurized solvent dichloromethane at a flow rate of 1 mL/min. The solvent waste liquid was discharged from the slurry solvent discharge passage 95 (third passage). The pressure increased up to 70 MPa and became constant at 50 MPa. Both filling parts 99 showed the same pressure rise. Since the pressure rise is the same, it is clear that the filling parts on both sides are the same, and the filling can be performed with good reproducibility.

次に、加圧溶媒をメタノールに変更し、50MPaの定圧力で3時間送液した。この充填の間、金属部品、接続部分からの液漏れはまったく観測されず、HPLCカラムとして十分な耐圧があることが実証された。 Next, the pressurized solvent was changed to methanol, and the solution was fed at a constant pressure of 50 MPa for 3 hours. During this filling, no liquid leakage was observed from the metal parts and the connecting portion, demonstrating that the HPLC column has sufficient pressure resistance.

充填後、図24に示すように、スラリー溶媒の排出路95(第三流路)には、外径0.82mm 長さ6mmのSUS316の無垢棒951を圧入した。金属板を積層させているため、孔内部には、押し込みに対して垂直方向に筋があるため、圧入だけでもシール出来た。当然、耐有機溶媒性の接着剤を用いてもよい。 After the filling, as shown in FIG. 24, a solid rod 951 of SUS316 having an outer diameter of 0.82 mm and a length of 6 mm was press-fitted into the slurry solvent discharge passage 95 (third passage). Since the metal plates are laminated, there is a line in the hole in the direction perpendicular to the indentation, so it was possible to seal even by press fitting. Of course, an organic solvent resistant adhesive may be used.

実施例6で、Inertsil ODS−3 4μmが充填された、内径2.0mm、長さ102.8mm(51.4mm充填部2箇所が連通)の本発明HPLCカラムを評価した。
実施例5と同様に、パッカー部分を内径0.25mm、長さ10cmのステレンスパイプに変更し、高速液体クロマトグラフLC800(ジーエルサイエンス社製)にセットして分析評価した。
In Example 6, the HPLC column of the present invention having an inner diameter of 2.0 mm and a length of 102.8 mm (two 51.4 mm packed portions communicated) packed with Inertsil ODS-3 4 μm was evaluated.
In the same manner as in Example 5, the packer portion was changed to a stainless steel pipe having an inner diameter of 0.25 mm and a length of 10 cm, which was set in a high performance liquid chromatograph LC800 (manufactured by GL Sciences Inc.) for analysis and evaluation.

溶離液65%アセトニトリル水溶液、オーブン温度45℃、検出はUV254nm(MU701、セル光路長5mm、セル容量1μL)、試料は1.ウラシル、2.アセトフェノン、3.ベンゼン、4.トルエン、5.ナフタレンで、流速0.3mL/minでのイソクラティック分析結果を図25に示す。4.8MPaの圧力であった。 Eluent 65% acetonitrile aqueous solution, oven temperature 45° C., detection UV254 nm (MU701, cell optical path length 5 mm, cell volume 1 μL), sample 1. Uracil, 2. Acetophenone, 3. Benzene, 4. Toluene, 5. The results of isocratic analysis with naphthalene at a flow rate of 0.3 mL/min are shown in FIG. The pressure was 4.8 MPa.

比較例として従来の内径2.1mm、長さ50mmのHPLCカラム(Inertsil ODS−3 4μm(ジーエルサイエンス社製))を内径0.13mm、長さ15cmのピークチューブで連結して分析した結果を図26に示す。比較例で、約1分に溶出するピークが太くなっているのは、接続部分のデッドボリュームの影響であるが、約2分以後のピークもテーリングが見られているのは、従来の方法でステンレスチューブを用いてカラム管を作製する場合、流れに沿ってスジ(傷)が形成されているためである。内径2.1mmと細いカラムでは、内面研磨でも完全には改善されていないと考えられる。この比較例に比べて、金属板を積層した本発明の金属部品では、流れに対して平行の傷は形成されていないために、図25に示すように、対称性の良いピークが得られている。 As a comparative example, a conventional HPLC column having an inner diameter of 2.1 mm and a length of 50 mm (Inertsil ODS-3 4 μm (manufactured by GL Science)) was analyzed by connecting it with a peak tube having an inner diameter of 0.13 mm and a length of 15 cm. 26. In the comparative example, the peak eluting at about 1 minute is thick due to the dead volume at the connection part, but the tailing of the peak after about 2 minutes is also observed by the conventional method. This is because when a column tube is manufactured using a stainless tube, streaks (scratches) are formed along the flow. It is considered that the thin column having an inner diameter of 2.1 mm has not been completely improved by the inner surface polishing. Compared to this comparative example, in the metal component of the present invention in which metal plates are laminated, since a flaw parallel to the flow is not formed, a peak with good symmetry is obtained as shown in FIG. There is.

次に、40%アセトニトリル水溶液から100%アセトニトリルまでの4分間のリニアグラジエントを、その他の条件は上記と同じで行なった分析結果が図27であり、圧力は溶離液組成に合わせて5MPaから3.7MPaまで変化した。充填時は、圧力を40MPa以上かけているが、HPLC分析時は、分析条件に応じて、圧力は10MPa以下であり、フィルターの打ち込みによる通液部の潰れ、充填圧力による連結部(横孔)の変形、スラリー溶媒の排出路(第三流路)へのプラグ栓圧入による連結部の変形も生じていないことが明白となった。ピーク対称性も良く、通常2本のカラムを配管で接続した場合に見られる配管のデッドボリュームも無く、従来カラムの連結よりもピーク対称性の良いカラムであることが実証された。実施例6と同様に、流量を変化させて、圧力を50MPaまで上げたが、カラム、プラグ部分、接続部分からの漏れもなく、高耐圧カラムとして十分有効であることも実証された。 Next, FIG. 27 shows the analysis result of linear gradient from 40% acetonitrile aqueous solution to 100% acetonitrile for 4 minutes under the other conditions same as above, and the pressure is from 5 MPa to 3. MPa according to the eluent composition. It changed to 7 MPa. At the time of filling, the pressure is 40 MPa or more, but at the time of HPLC analysis, the pressure is 10 MPa or less, depending on the analysis conditions, the liquid passing part is crushed by the driving of the filter, and the connection part (lateral hole) by the filling pressure. It was clarified that the deformation of No. 1 and the deformation of the connection part due to the press-fitting of the plug into the discharge path (third flow path) of the slurry solvent did not occur. The peak symmetry is also good, and there is no dead volume of the pipe that is usually seen when two columns are connected by pipes, and it was verified that the column has better peak symmetry than the conventional column connection. As in Example 6, the flow rate was changed and the pressure was raised to 50 MPa, but there was no leakage from the column, plug part, or connection part, and it was also proved that the column was sufficiently effective as a high-voltage column.

実施例6と同様な方法で、InertSustain C18 3μm(ジーエルサイエンス社製)を本発明の内径2.0mm、長さ102.8mm(長さ51.4mmの充填部2箇所が連通)の本発明金属積層体のHPLCカラムに充填した。四角柱の金属積層体の内部に円柱状のカラムを作製出来、カラムの出入り口を金属積層体の同一面に形成することが出来、高耐圧であるため、簡単に脱着することが出来る。従来のカラムのように外形が円柱形状でなく、四角柱の構造であるため、6面全面が平面部であり、簡単にホルダーにセットすることが出来る。よりセットし易くするために、図24に示すように、金属部品11の表面にはガイドとなる溝111を設けた。 In the same manner as in Example 6, InertSustain C18 3 μm (manufactured by GL Sciences Inc.) of the present invention having an inner diameter of 2.0 mm and a length of 102.8 mm (two filled portions having a length of 51.4 mm communicate with each other) according to the present invention. The stack was packed in a HPLC column. A columnar column can be produced inside a square-shaped metal laminate, the entrance and exit of the column can be formed on the same surface of the metal laminate, and since it has a high withstand voltage, it can be easily attached and detached. Since the outer shape is not a columnar shape like a conventional column but a quadrangular prism structure, the entire six faces are flat parts and can be easily set in a holder. In order to make it easier to set, as shown in FIG. 24, a groove 111 serving as a guide is provided on the surface of the metal component 11.

断面が真円の貫通孔を設けた金属板を積層して、拡散接合することで、円柱状空間(縦孔)と連通孔(横孔)を形成することが出来るので、内部空間の出入り口(接続部)を同一面に形成することが出来る。即ち、接続部を垂直方向に押さえるだけで、40MPa以上の高耐圧までシールすることが出来る。シール面は、金属板の表面であり、機械加工されていないので、傷などの凸凹が無く、平滑面でシールし易い。パッキンを使う場合にも、パッキンを入れるエッチ部分の垂直性が高く、パッキンが押された時に逃げ部分が無くなりシールし易くなる。このような特徴ある本発明カラムでは、上下に押さえ込むだけで簡単にシール出来ホルダーも簡単に作られる。 By stacking metal plates with through-holes with a perfect circle in cross section and performing diffusion bonding, it is possible to form a cylindrical space (vertical hole) and a communication hole (horizontal hole). The connection portion) can be formed on the same surface. That is, by simply pressing the connecting portion in the vertical direction, it is possible to seal up to a high pressure resistance of 40 MPa or more. Since the sealing surface is the surface of the metal plate and is not machined, there is no unevenness such as scratches, and it is easy to seal with a smooth surface. Even when packing is used, the verticality of the etched part where the packing is inserted is high, and when the packing is pressed, there is no escape part and sealing becomes easy. In the column of the present invention having such a characteristic, the holder can be easily sealed by simply pressing it down and the holder can be easily made.

ホルダーの一例を図28に示す。ホルダー600はアーム69を右に倒す事で、押さえ部68により、本発明カラム11は、右方向に押さえられ、カラム11の出入り口が簡単にシールされる。又、カラム11の形状が四角柱であるため、ホルダー600にセットし易く、平面に沿って平行に動くことが出来るので、シール部分がずれない。即ち、カラム全体を押さえるだけでシールされ、緩めれば簡単に外すことが出来る。又、図29に示すホルダー601では、アームの変わりにローレット691を回すことで、押さえ部681でカラム11を押さえ込めるようにしている。どちらの場合でも、カラム本体が四角柱のため、ホルダーにセットし易く、更にセットし易いようにガイド111を設けている。 An example of the holder is shown in FIG. In the holder 600, by tilting the arm 69 to the right, the column 68 of the present invention is pushed rightward by the holding portion 68, and the entrance and exit of the column 11 is easily sealed. Further, since the column 11 has a square prism shape, it can be easily set in the holder 600 and can move in parallel along a plane, so that the seal portion does not shift. That is, the column is sealed only by pressing it and can be easily removed by loosening it. In the holder 601 shown in FIG. 29, the column 11 can be held by the holding portion 681 by turning the knurl 691 instead of the arm. In either case, since the column main body is a quadrangular prism, the guide 111 is provided so that it can be easily set in the holder and further easily set.

図29のホルダー601を用い、実施例6と同様な方法でInertSustain C18 3μm(ジーエルサイエンス社製)が充填された、内径2.0mm、長さ102.8mm(長さ51.4mmの充填部2箇所が連通)の本発明HPLCカラムを用い、高速液体クロマトグラフLC800(ジーエルサイエンス社製)にセットしてHPLC分析を行ない評価した。 Using the holder 601 of FIG. 29, InertSustain C18 3 μm (manufactured by GL Sciences) was filled in the same manner as in Example 6, and the inner diameter was 2.0 mm and the length was 102.8 mm (the length of the filling portion 2 was 51.4 mm). Using the HPLC column of the present invention in which the points are in communication), it was set in a high performance liquid chromatograph LC800 (manufactured by GL Sciences) and HPLC analysis was carried out for evaluation.

溶離液40%アセトニトリル水溶液、オーブン温度40℃、試料は1.チオオレア、2.アセトアニリド、3.アセトフェノン、4.プロピオフェノン、5.ブチロフェノン、6.ベンゾフェノン、7.ナフタレン、8.ヘキサノフェノン、9.ヘプタノフェノン、10.オクタノフェノンで、流速0.3mL/minでのアイソクラティック分析の結果を図30に示す。極性基を含むフェノン類でも吸着が生じず、対称性1.2未満の対称性の良いピークが得られている。 Eluent 40% acetonitrile aqueous solution, oven temperature 40°C, sample 1. Thioolea, 2. Acetanilide, 3. Acetophenone, 4. Propiophenone, 5. Butyrophenone, 6. Benzophenone, 7. Naphthalene, 8. Hexanophenone, 9. Heptanophenone, 10. The results of isocratic analysis with octanophenone at a flow rate of 0.3 mL/min are shown in FIG. Adsorption does not occur even with phenones containing a polar group, and a peak with good symmetry of less than 1.2 is obtained.

比較例として従来の内径2.1mm、長さ5cmのHPLCカラム(InertSustain C18 3μm(ジーエルサイエンス社製))を内径0.13mm、長さ15cmのピークチューブで連結して分析した結果を図31に示す。極性基を含むフェノン類でも吸着が生じず、対称性1.2未満の対象性の良いピークが得られている。従来のステレンスカラムでは、内面研磨を行なっているため、吸着も無く10分以後のピークは吸着も無くシャープに溶出している。10分より早いピークでは、テーリングが見られている。溶出の早い成分は充填剤に分配される前に、カラム内面にあるカラム長手方向に延びる縦スジに沿って流されるので、テーリングしていると考えられる。さらに、溶出が2分以内のピークでは、分離も出来ていない、縦スジの影響に、さらにデッドボリュームによる拡散の影響が出ていると考えられる。又、本発明の金属積層体を用いたカラムと比較例のカラムとの間で、実施例7よりも顕著に違いが出ているのは、粒子径がより小さい3μmであるためと縦スジ内部に粒子が入り込み易くなっているためである。一方、本発明の金属積層体を用いたカラムでは、流れ方向に対して垂直方向のスジしか無いので、対称性の良いピークが得られている。 As a comparative example, a conventional HPLC column having an inner diameter of 2.1 mm and a length of 5 cm (Inert Sustain C18 3 μm (manufactured by GL Sciences)) was connected with a peak tube having an inner diameter of 0.13 mm and a length of 15 cm to analyze the results. Show. Adsorption does not occur even with phenones containing polar groups, and a symmetric peak of less than 1.2 is obtained. In the conventional stainless steel column, since the inner surface is polished, there is no adsorption and the peak after 10 minutes elutes sharply without adsorption. Tailing is seen in peaks earlier than 10 minutes. It is considered that the components that elute quickly are tailed because they flow along the longitudinal stripes extending in the column longitudinal direction on the inner surface of the column before being distributed to the packing material. Furthermore, it is considered that, in the peak within 2 minutes of elution, the effect of vertical stripes, which could not be separated, and the effect of diffusion due to dead volume are exerted. Further, a significant difference between the column using the metal laminate of the present invention and the column of the comparative example compared to Example 7 is that the particle size is 3 μm, which is smaller, and the inside of the vertical stripes. This is because it is easy for particles to get into. On the other hand, in the column using the metal laminate of the present invention, since there are only stripes in the direction perpendicular to the flow direction, a peak with good symmetry is obtained.

実施例3において、20MPa以上では漏れが生じて、HPLCカラムとしては使用出来なかった金属部品Aに対して貫通孔の内面処理を行なうことによりHPLCカラムとして使用出来るように改質した。断面が真円の貫通孔を設けた金属板の積層であるため、拡散接合の一部に液が染みこむ部分を表面処理剤で埋めることにより、高耐圧な部品になりHPLCカラムに利用することが出来る。 In Example 3, leakage occurred at 20 MPa or higher, and the metal part A, which could not be used as an HPLC column, was modified so that it could be used as an HPLC column by treating the inner surface of the through hole. Since it is a stack of metal plates with through holes whose cross section is perfect circle, by filling the part where the liquid is soaked in with a surface treatment agent in the diffusion bonding, it becomes a high pressure resistant part and it can be used for HPLC column. Can be done.

貫通孔の内面処理を行なうに際して、HPLCでは有機溶剤を用いるので、表面処理剤に樹脂系ポリマーは適さない。最初は金属板同士の隙間に入ることが出来、最終的には無機固体となる表面処理剤がもっとも適している。ポリシラザンは、酸素、水の存在下でガラス化するので種々の表面処理に利用されている。このポリシラザンを用いて、改質を試み実際のHPLCカラムと利用出来ることを実証した。尚、ポリシラザンに限定されることなく、四塩化ケイ素、テトラエトキシシラン、シランガスなどのSiO層を形成する試薬ならば使用することが出来る。 When the inner surface of the through hole is treated, an organic solvent is used in HPLC, and therefore a resin polymer is not suitable as a surface treatment agent. The surface treatment agent that can enter the gap between the metal plates at first and finally becomes an inorganic solid is most suitable. Since polysilazane vitrifies in the presence of oxygen and water, it is used for various surface treatments. Using this polysilazane, modification was tried and it was proved that it can be used with an actual HPLC column. Note that the reagent is not limited to polysilazane, and any reagent that forms an SiO 2 layer such as silicon tetrachloride, tetraethoxysilane, and silane gas can be used.

金属部品Aを、実施例5で使用した図20のホルダー80にセットし、出口側に内径0.13mm、長さ3mのPEEKチューブを抵抗管として取り付け、4%ペルヒドロキシポリシラザンのジクロロメタン溶液を1mL/minで1時間送液した。金属部品Aの表面から液体が滲み出て、20MPa前後の圧力となった。その後、抵抗管を外して、5mL/minで10分間ジクロロメタンを送液して洗浄し、金属部品A内部の充填部及び流路表面のポリシラザン試薬を除いた。次に、40℃で12時間放置し、ジクロロメタン溶媒を蒸発させた。その後、10時間かけて、350℃まで上げて、350℃で10時間放置した。ポリシラザンが染みこんだ部分は、アモルファスSiO層に転化し、金属部品Aの外観色が変化した。 The metal part A was set in the holder 80 of FIG. 20 used in Example 5, a PEEK tube having an inner diameter of 0.13 mm and a length of 3 m was attached to the outlet side as a resistance tube, and 1 mL of a 4% perhydroxypolysilazane dichloromethane solution was attached. /Min for 1 hour. The liquid exuded from the surface of the metal part A, and the pressure became about 20 MPa. After that, the resistance tube was removed, and dichloromethane was sent at 5 mL/min for 10 minutes to wash the polysilazane reagent on the filling part inside the metal part A and on the surface of the flow path. Then it was left at 40° C. for 12 hours to evaporate the dichloromethane solvent. Then, the temperature was raised to 350° C. over 10 hours and left at 350° C. for 10 hours. The portion soaked with polysilazane was converted into an amorphous SiO 2 layer, and the appearance color of the metal part A was changed.

この表面処理を施した部品を用いて、実施例4に準じてInertsil WP300C8 5μm(ジーエルサイエンス社製)を充填し、実施例5に準じて評価した。カラム背圧用の抵抗管として、カラム出口と検出器セル間に内径25μm、長さ15cmのフューズドシリカキャピラリー管を接続した。溶離液は65%アセトニトリル水溶液、オーブン温度40℃、試料は1.ウラシル、2.アセトフェノン、3.ベンゼン、4.トルエン、5.ナフタレンで、流速0.2mL/minでのイソクラティック分析の結果を図32に示す。45MPaの圧力であった。 Using this surface-treated part, Inertsil WP300C8 5 μm (manufactured by GL Sciences Inc.) was filled according to Example 4 and evaluated according to Example 5. As a resistance tube for column back pressure, a fused silica capillary tube having an inner diameter of 25 μm and a length of 15 cm was connected between the column outlet and the detector cell. The eluent was a 65% aqueous acetonitrile solution, the oven temperature was 40° C., and the sample was 1. Uracil, 2. Acetophenone, 3. Benzene, 4. Toluene, 5. The results of isocratic analysis with naphthalene at a flow rate of 0.2 mL/min are shown in FIG. The pressure was 45 MPa.

上記のような表面処理前では圧力20MPaで漏れていたカラムでも、ポリシラザン処理を行なうと40MPa以上の耐圧に改善された。拡散接合させた金属部品の内部の表面処理を行なうことでHPLCカラムとして利用出来ることが実証された。 Even with the column that had leaked at a pressure of 20 MPa before the surface treatment as described above, the pressure resistance of 40 MPa or higher was improved by the polysilazane treatment. It was proved that it can be used as an HPLC column by performing the surface treatment on the inside of the diffusion-bonded metal parts.

実施例6で用いた金属部品11(図23)の、2箇所の充填部99のうち、金属部品の入口側の1箇所にモノリス体を充填して実施した。先ず特許第4714789号に開示されているように、直径1.5mmのモノリス体を公知の方法で作製し、ガラスクラッドを行い、外径2mm、長さ50.3cmのガラスクラッドモノリス体を得た。金属部品11(図23)の、2箇所の充填部99のうち、金属部品の出口側の1箇所の流路上流側のフィルター打ち込み部94に、外径2mm、厚さ1mm、SUS316製、0.2μm孔の焼結金属フィルターをセラミック接着剤にて固定した。 Of the two filling parts 99 of the metal part 11 (FIG. 23) used in Example 6, one part on the inlet side of the metal part was filled with the monolith body. First, as disclosed in Japanese Patent No. 4714789, a monolith body having a diameter of 1.5 mm was produced by a known method and glass clad was performed to obtain a glass clad monolith body having an outer diameter of 2 mm and a length of 50.3 cm. .. Out of the two filling parts 99 of the metal part 11 (FIG. 23), the filter driving part 94 on the upstream side of the flow path at one place on the outlet side of the metal part has an outer diameter of 2 mm, a thickness of 1 mm, made of SUS316, 0. A sintered metal filter having a pore size of 2 μm was fixed with a ceramic adhesive.

HPLC用充填剤 InertSustain C18 2μm(ジーエルサイエンス社製) を、ビーカーに0.5g量り採り、5mLのヘキサノールを加え、超音波洗浄機で超音波を加えて良く混ぜ、充填剤スラリー5mLを作製した。パッカーに内径3mm、長さ50cmのものを用いて、金属部品11(図23)の、2箇所の充填部99のうち、金属部品の出口側の1箇所に充填した。高耐圧ポンプを金属部品の出口側の接続部に接続し、加圧溶媒ジクロロメタンで流速0.5mL/minで定流量充填を行なった。溶媒廃液は、スラリー溶媒の排出路(第三流路)から排出した。圧力は最大70MPaまで上がり、50MPaで一定となった。次に、加圧溶媒をメタノールに変更し、50MPaの定圧力で3時間送液した。充填後、スラリー溶媒の排出路95(第三流路)には、外径0.82mm、長さ6mmのSUS316の無垢棒951をセラミック接着剤で固定した(図24)。上記充填の後、金属部品の出口側のフィルター設置部91には、外径2.2mm、厚さ1mm、SUS316製、0.2μm孔の焼結金属をピーク製パッキングを用いて圧入固定した。 0.5 g of a filler for HPLC InertSustain C18 2 μm (manufactured by GL Sciences Inc.) was weighed into a beaker, 5 mL of hexanol was added, and ultrasonic waves were added by an ultrasonic cleaner to mix well to prepare 5 mL of a filler slurry. A packer having an inner diameter of 3 mm and a length of 50 cm was used to fill one of the two filling portions 99 of the metal component 11 (FIG. 23) on the outlet side of the metal component. A high pressure pump was connected to the outlet side connection part of the metal part, and a constant flow rate filling was performed with a pressurized solvent dichloromethane at a flow rate of 0.5 mL/min. The solvent waste liquid was discharged from the slurry solvent discharge passage (third passage). The pressure increased up to 70 MPa and became constant at 50 MPa. Next, the pressurized solvent was changed to methanol, and the solution was fed at a constant pressure of 50 MPa for 3 hours. After the filling, a solid rod 951 of SUS316 having an outer diameter of 0.82 mm and a length of 6 mm was fixed to the slurry solvent discharge passage 95 (third passage) with a ceramic adhesive (FIG. 24). After the above filling, a sintered metal having an outer diameter of 2.2 mm, a thickness of 1 mm, made of SUS316, and 0.2 μm hole was press-fitted and fixed in the filter installation portion 91 on the outlet side of the metal part by using peak packing.

金属部品11(図23)の、2箇所の充填部99のうち、金属部品の入口側の1箇所の流路下流側のフィルター打ち込み部94にには、焼結フィルターを挿入せず、ガラスクラッドモノリス体を挿入した。連通孔側は、ガラスモノリス端面とハーフエッチングされた端面によってシールされる。溶離液が入ってくる接続側のフィルター設置部91には、厚み1.2mmのピーク製パッキングを入れてシールした。即ち、両充填部99とも接続部分の高さは、ホルダーで押さえ込んだ時に同じ高さになるので、簡単にシール出来る。 Of the two filling parts 99 of the metal part 11 (FIG. 23), the sintering filter is not inserted into the filter driving part 94 on the downstream side of the flow path at one position on the inlet side of the metal part, and the glass clad is used. I inserted a monolith. The communication hole side is sealed by the glass monolith end face and the half-etched end face. A 1.2 mm-thick peak packing was put and sealed in the filter installation part 91 on the connection side into which the eluent enters. That is, since the heights of the connecting portions of both the filling portions 99 are the same when pressed by the holder, they can be easily sealed.

実施例8で用いたホルダー(図20)を用いて高速液体クロマトグラフLC800(ジーエルサイエンス社製)にセットしてHPLC分析を行ない評価した。溶離液65%アセト二トリル水溶液、オーブン温度65℃、検出はUV254nm(MU701、セル光路長5mm、セル容量1μL)、試料は1.アセトフェノン、2.ベンゼン、3.トルエン、4.ナフタレンで、流速0.60mL/minでのアイソクラティック分析の結果を図33に示す。圧力は56MPaであった。モノリス体でも、本発明のカラムを使用出来ることが実証された。更に、金属部品入口側の充填部99は、ガラスモノリスクラッド体を入れてあり、端面でのシールであるため、取り出しも可能となる。即ち、入り口側が汚れたら、ガードカラムのように簡単に変更することも出来る。又、本発明カラムは四角柱状であり、熱伝導度が高く、65℃の分析においても対称性の良いピークが得られた。 Using the holder (FIG. 20) used in Example 8, the sample was set on a high performance liquid chromatograph LC800 (manufactured by GL Sciences Inc.) and HPLC analysis was performed to evaluate it. Eluent 65% acetonitril aqueous solution, oven temperature 65° C., detection UV254 nm (MU701, cell optical path length 5 mm, cell volume 1 μL), sample 1. Acetophenone, 2. Benzene, 3. Toluene, 4. The results of isocratic analysis with naphthalene at a flow rate of 0.60 mL/min are shown in FIG. The pressure was 56 MPa. It was demonstrated that the column of the present invention can be used even in a monolith body. Furthermore, since the filling portion 99 on the inlet side of the metal component contains the glass monolith clad body and has a seal at the end face, it can be taken out. That is, if the entrance side becomes dirty, it can be easily changed like a guard column. Further, the column of the present invention has a quadrangular prism shape, has high thermal conductivity, and a peak with good symmetry was obtained even at 65° C. analysis.

比較例として、従来型市販C18修飾シリカモノリスカラム内径3mm×5cmと従来充填カラムC18 2μm、内径2.1mm、長さ5cmを内径0.13mm、長さ15cmのピークチューブで連結して、65℃で分析した結果を図34に示す。カラム自身及び接続部分での熱伝導度が低く、温度分布が生じてしまうために、十分なプレヒートを行なわないと、ピーク割れを起こすことがある。一方、本発明カラムでは、2つの円柱状の充填部と連通部は同じ金属内部にあり、熱伝導が良く一定温度になるのでよいピーク形状となる。 As a comparative example, a conventional commercial C18-modified silica monolith column inner diameter 3 mm×5 cm and a conventional packed column C18 2 μm, inner diameter 2.1 mm, length 5 cm are connected by a peak tube having inner diameter 0.13 mm, length 15 cm, and 65° C. 34 shows the result of the analysis. The thermal conductivity of the column itself and the connecting portion is low, and a temperature distribution is generated, so peak cracking may occur unless sufficient preheating is performed. On the other hand, in the column of the present invention, the two columnar packing portions and the communicating portions are inside the same metal, and the heat conduction is good and the temperature is constant, so that the peak shape is good.

実施例6では、断面が真円の貫通孔を設けた金属板を積層して作製した充填部に粒子状の充填剤を留めるために、焼結金属フィルターを設置したが、フィルターに替えて充填する粒子径より小さい流路孔を空けた金属板を焼結金属フィルターの代わりに用いることが出来る。 流路孔の孔数としては、1個以上あればよい。 孔径としては、充填する粒子径より小さければ、粒子が抜けることがないが、小さすぎると孔が完全に塞がれてしまうことがあるので、粒子径の3分の1以上の径が推奨される。例えば、粒子径3μmの充填剤を充填する場合には、1μm以上、3μm未満の孔が適している。 In Example 6, a sintered metal filter was installed in order to retain the particulate filler in the filling portion produced by laminating metal plates provided with through holes having a perfect circular cross section. It is possible to use a metal plate having a flow path hole smaller than the particle size to replace the sintered metal filter. The number of flow passage holes may be one or more. If the pore size is smaller than the diameter of the particles to be filled, the particles will not come off, but if it is too small, the pores may be completely blocked. Therefore, it is recommended that the diameter is one third or more of the particle size. It For example, when filling a filler having a particle diameter of 3 μm, pores of 1 μm or more and less than 3 μm are suitable.

実施例2と同様の方法で、厚さ0.2mmのSUS316の金属板を作製した。接続を行なうための円柱状空間を形成するための2箇所の直径0.8mmの貫通孔321を備えた金属板221(図35(a))9枚、充填剤を充填するための充填部を形成するための2箇所の直径0.5mmの貫通孔322を備えた金属板222(図35(b))257枚 、ハーフエッチング323を施した直径100μmの貫通孔324が穿孔された金属板223(図35(c))1枚、直径0.1mmの貫通孔324が穿孔された金属板224(図35(d))1枚、粒子を留めるために、アスペクト比200の直径1.9μmの貫通孔325をレーザーで穿孔した金属板225(図35(e))1枚、2箇所の充填空間、貫通孔325同士を結ぶ断面半円形の直径0.1mmの溝を形成した金属板226(図35(f))1枚、充填剤の充填時に溶媒を排出するための円柱状排出路379(第三流路)を形成するための直径0.8mmの貫通孔327を備えた金属板227(図35(g))30枚を作製した。それら300枚の金属板を積層し、拡散接合を行ない夫々の金属板を接着し、図36に示すように、内部の円柱状空間119を持つ金属部品181を得た。内径0.1mm、長さ51.4cmの充填部909が金属部品の内部で2本連結され、2μm以上の充填剤を留めることの出来るHPLC用空カラムとなる。 A metal plate of SUS316 having a thickness of 0.2 mm was produced by the same method as in Example 2. Nine metal plates 221 (FIG. 35(a)) provided with two through holes 321 having a diameter of 0.8 mm for forming a cylindrical space for connection, and a filling portion for filling a filler. 257 metal plates 222 (FIG. 35(b)) provided with two through holes 322 having a diameter of 0.5 mm for forming, and a metal plate 223 having through holes 324 having a diameter of 100 μm and subjected to half etching 323. (FIG. 35(c)) 1 sheet, a metal plate 224 (FIG. 35(d)) having a through hole 324 having a diameter of 0.1 mm, and a 1.9 μm diameter plate having an aspect ratio of 200 for holding particles. One metal plate 225 (FIG. 35(e)) in which the through holes 325 were perforated with a laser, two filling spaces, and a metal plate 226 having a groove with a semicircular cross section and a diameter of 0.1 mm connecting the through holes 325 ( 35(f)) One sheet, a metal plate 227 provided with a through hole 327 having a diameter of 0.8 mm for forming a cylindrical discharge path 379 (third flow path) for discharging the solvent at the time of filling the filler. (FIG. 35(g)) 30 sheets were produced. These 300 metal plates were stacked, diffusion bonding was performed, and the respective metal plates were adhered to each other to obtain a metal component 181 having an inner cylindrical space 119 as shown in FIG. Two packed parts 909 having an inner diameter of 0.1 mm and a length of 51.4 cm are connected inside the metal part to form an HPLC empty column capable of retaining a packing material of 2 μm or more.

実施例6と同様の方法で、InertCore C18 2μm(ジーエルサイエンス社製)を、ビーカーに0.1g量り採り、10mLのヘキサノールを加え、超音波洗浄器超音波を良く混ぜ、充填剤スラリーを作製した。金属積層体の入口と出口に各々接続した各パッカー上部から、充填剤スラリーを5mLずつに分けて入れて、各々高耐圧ポンプに接続し、加圧溶媒ジクロロメタンで流速1mL/minで定流量充填を行なった。溶媒廃液は、スラリー溶媒の排出路379(第三流路)から排出された。 最大70MPaまで上がり、50MPaで一定圧力となった。両充填部とも同じ圧力上昇を示した。圧力の上がりが同じであるため、両側の充填部とも同じであり充填も再現良く出来ることが明らかになった。 In the same manner as in Example 6, InertCore C18 2 μm (manufactured by GL Sciences Inc.) was weighed in a beaker (0.1 g), 10 mL of hexanol was added, and the ultrasonic cleaner ultrasonic waves were well mixed to prepare a filler slurry. .. From the upper part of each packer connected to the inlet and outlet of the metal laminate, 5 mL each of the filler slurry was put, and each was connected to a high pressure pump, and a constant flow rate filling was performed with a pressurized solvent dichloromethane at a flow rate of 1 mL/min. I did. The solvent waste liquid was discharged from the slurry solvent discharge passage 379 (third passage). The maximum pressure increased to 70 MPa, and the pressure became constant at 50 MPa. Both filled parts showed the same pressure rise. Since the pressure rise is the same, it is clear that the filling parts on both sides are the same and the filling can be performed with good reproducibility.

次に、加圧溶媒をメタノールに変更し、50MPaの低圧力で3時間送液した。その充填の間、金属部品、接続部分からの液漏れはまったく観測されず、HPLCカラムとして十分な耐圧があることが実証された。充填後、スラリー溶媒の排出路には、外径0.82mm、長さ6mmのSUS316の無垢棒を圧入した。積層させているため、穴内部には、押し込みに対して垂直方向に筋があるため、圧入だけでもシール出来た。当然、耐有機溶媒性の接着剤を用いても良い。 Next, the pressurized solvent was changed to methanol, and the solution was fed at a low pressure of 50 MPa for 3 hours. During the filling, no liquid leakage was observed from the metal parts and the connection part, demonstrating that the HPLC column has sufficient pressure resistance. After the filling, a solid rod of SUS316 having an outer diameter of 0.82 mm and a length of 6 mm was press-fitted into the slurry solvent discharge passage. Since they are laminated, there is a line in the hole in the direction perpendicular to the indentation, so it was possible to seal only by press fitting. Of course, an organic solvent resistant adhesive may be used.

実施例8で用いたホルダー(図20)を用いて、溶離液65%アセトニトリル水溶液、オーブン温度40℃、 試料は1.ウラシル、2.アセトフェノン、3.ベンゼン、4.トルエン、5.ナフタレンで、0.1μL注入、流速25μL/minでのアイソクラティック分析の結果を図37に示す。圧力は40MPaであったが、カラムからの漏れもなく内径が細くても、対称性の良いピークが得られた。 Using the holder used in Example 8 (FIG. 20), eluent 65% acetonitrile aqueous solution, oven temperature 40° C., sample 1. Uracil, 2. Acetophenone, 3. Benzene, 4. Toluene, 5. The results of isocratic analysis with naphthalene at 0.1 μL injection and a flow rate of 25 μL/min are shown in FIG. 37. The pressure was 40 MPa, but there was no leakage from the column, and a peak with good symmetry was obtained even if the inner diameter was small.

1箇所から充填剤スラリーを送液し、金属部品内部で分枝して2箇所の充填部にきれいに充填されることを確認するため、又、貫通孔を設けた金属板が焼結フィルターの代わりになることを確認するため、上記と逆に、厚さ0.2mmのSUS316の金属板を用いて、充填剤を充填するための開口908を形成するための貫通孔331(直径0.8mm)を備えた金属板231(図38(a))9枚、充填スラリーを2方向に分割する部分907を形成するための直径0.5mmの貫通孔332を備えた金属板232(図38(b))1枚、充填剤を充填するための充填部906を形成するための2箇所の貫通孔333(直径0.5mm)を備えた金属板233(図38(c))257枚、充填剤の径より小さい径の貫通孔334(直径0.8mm)を備えた、粒子を留める焼結フィルターの代わりの金属板234(図38(d))1枚、分析時に分析装置と接続する部分を形成するための貫通孔335を備えた金属板235(図38(e))9枚を作製し、図39に示すように、積層し、金属部品171を得た。 In order to confirm that the filler slurry is sent from one place and branched inside the metal parts to fill the two filled parts cleanly, the metal plate with through holes is used instead of the sintered filter. In order to confirm that, through the reverse of the above, using a metal plate of SUS316 having a thickness of 0.2 mm, a through hole 331 (diameter 0.8 mm) for forming the opening 908 for filling the filler. 38 (FIG. 38(a)), and a metal plate 232 (FIG. 38(b) having a through hole 332 having a diameter of 0.5 mm for forming a portion 907 for dividing the filling slurry into two directions. )) 1 sheet, 257 sheets of metal plate 233 (FIG. 38(c)) provided with two through holes 333 (diameter 0.5 mm) for forming the filling portion 906 for filling the filler, One metal plate 234 (FIG. 38(d)), which has a through hole 334 (diameter 0.8 mm) smaller than the diameter of the above, instead of the sintered filter for retaining the particles, and a portion to be connected to the analyzer at the time of analysis. Nine metal plates 235 (FIG. 38(e)) provided with through holes 335 for forming were produced and laminated as shown in FIG. 39 to obtain a metal component 171.

ホルダー(図20)に金属部品171をセットし、充填パッカーをホルダー(図20)の下部に接続した。実施例11では充填剤の充填時に溶媒を排出するための第三流路につなげていた排出用流路にパッカーを接続している。実施例11にてパッカーを各々接続していた流路は、この場合、充填剤の充填時に溶媒を排出するための2箇所の流路とした。開口908から実施例11と同様のスラリーを充填した。充填スラリーは、均一に分割され充填部906に充填され、貫通孔334でゲルは留められる。その充填の間、貫通孔335から粒子の漏れもなく、粒子は、金属板234、貫通孔334で止められることを確認出来た。 充填終了後に、金属部品171をホルダーから取り外し、外径0.8mmのモノリスキャピラリカラムを上から入れて、末端を無機系接着剤で、プラグした。 その後金属部品171を再度ホルダーにセットし、実施例11と同じ条件で、評価した結果、図40のデータが得られ、ピーク形状の良いシャープなピークが得られた。 図37よりも保持が大きくなったが、充填時に充填剤が分岐した部分(図38(b))にも充填されていることが分かった。 The metal part 171 was set in the holder (FIG. 20), and the filling packer was connected to the lower part of the holder (FIG. 20). In the eleventh embodiment, the packer is connected to the discharge flow path that is connected to the third flow path for discharging the solvent when the filler is filled. In this case, the channels to which the packers were connected in Example 11 were two channels for discharging the solvent at the time of filling the filler. The same slurry as in Example 11 was filled from the opening 908. The filling slurry is evenly divided and filled in the filling portion 906, and the gel is retained in the through holes 334. During the filling, there was no leakage of particles from the through holes 335, and it was confirmed that the particles were stopped by the metal plate 234 and the through holes 334. After completion of the filling, the metal part 171 was removed from the holder, a monolith capillary column having an outer diameter of 0.8 mm was put in from above, and the end was plugged with an inorganic adhesive. After that, the metal part 171 was set in the holder again and evaluated under the same conditions as in Example 11, and as a result, the data in FIG. 40 was obtained, and a sharp peak with a good peak shape was obtained. Although the retention was larger than that in FIG. 37, it was found that the portion where the filler was branched at the time of filling (FIG. 38(b)) was also filled.

この発明によれば、断面が真円の貫通孔を設けた金属板を積層し溶着することで、精度良い円柱状又は球状の空間を有する金属積層体を形成することが出来る。そして、金属板の厚み、積層数でその大きさを自由に選択することが出来る。従って、従来の機械加工では不可能であった内部に空間を持つ金属部品を提供することが出来る。又、積層方向に孔を穿孔しているので、金属板同士の溶着面を小さくすることが出来、耐久性も高くなる。エッチング技術と組み合わせることで、微細加工も可能となるので、内部に微細な円柱状、球状の空間をもったコンパクトな金属部品の製造が可能となる。従って、そのような部品を使用した装置等の小型化を図ることも出来る。更に、耐圧が必要となる小型ボンベや小型反応管やカートリッジカラムなどにも応用することが出来る。又、一回の作製で、多量に作製出来るので、量産化も可能であり、価格を抑えることで、新規技術への応用も可能である。 According to the present invention, by laminating and welding metal plates provided with through-holes having a perfect circular cross section, it is possible to form a metal laminated body having an accurate columnar or spherical space. The size of the metal plate can be freely selected depending on the thickness and the number of stacked layers. Therefore, it is possible to provide a metal part having a space inside, which is impossible by conventional machining. Further, since the holes are formed in the stacking direction, the welded surface between the metal plates can be made small, and the durability can be improved. Since fine processing is possible by combining with etching technology, it becomes possible to manufacture a compact metal part having a fine cylindrical or spherical space inside. Therefore, it is possible to reduce the size of an apparatus or the like using such components. Furthermore, it can be applied to small cylinders, small reaction tubes, cartridge columns, etc., which require pressure resistance. Further, since a large amount can be produced by one production, mass production is possible, and it is possible to apply to a new technology by suppressing the price.

1 金属積層体
101 内部空間
2 金属板
3 貫通孔
4 横孔
61 縦孔
62 連通孔
1 Metal Laminated Body 101 Internal Space 2 Metal Plate 3 Through Hole 4 Horizontal Hole 61 Vertical Hole 62 Communication Hole

Claims (16)

貫通孔が形成された複数の板状の金属板が積層されて形成された金属積層体であって、前記貫通孔が連通して2本の円柱状の内部空間が形成され、前記2本の内部空間を連結する、金属板に形成された溝又は孔により形成された連通孔を備え、2本の内部空間は金属積層体の積層方向の一端面に開口していることを特徴とする金属積層体。A metal laminated body formed by laminating a plurality of plate-shaped metal plates having through-holes formed therein, wherein the through-holes communicate with each other to form two cylindrical internal spaces. A metal which is provided with a communication hole formed by a groove or a hole formed in a metal plate and which connects the internal spaces, and the two internal spaces are open at one end face in the stacking direction of the metal laminate. Laminate. 貫通孔が形成された複数の板状の金属板が積層されて形成され、前記貫通孔が連通して内部空間が形成された金属積層体であって、2個の貫通孔が形成された板状の金属板が複数積層され、貫通孔が積層方向に連通して2個の縦孔が形成され、2個の貫通孔が形成された板状の金属板のうちの一端の金属板に連続して、2個の縦孔を連結する横孔を形成した板状の金属板が積層され、金属板が積層されて形成された金属積層体の、積層方向の一端面に前記縦孔に連通する2個の開口が形成されていることを特徴とする金属積層体。A metal laminate in which a plurality of plate-shaped metal plates having through-holes are laminated, and the through-holes communicate with each other to form an internal space, which is a plate having two through-holes formed therein. -Shaped metal plates are stacked, the through holes communicate with each other in the stacking direction to form two vertical holes, and one of the plate-shaped metal plates having the two through holes is continuous with the metal plate at one end. Then, plate-shaped metal plates having horizontal holes connecting the two vertical holes are stacked, and the vertical hole is communicated with one end face in the stacking direction of the metal stack formed by stacking the metal plates. A metal laminate having two openings formed therein. 積層される金属板には、同形状又は相似形状の貫通孔が形成され、貫通孔の中心又は重心が同軸上に位置していることを特徴とする請求項2に記載の金属積層体。The metal laminated body according to claim 2, wherein through holes having the same shape or similar shapes are formed in the metal plates to be laminated, and the center or the center of gravity of the through holes is coaxially located. 前記貫通孔は円形に形成され、円形の貫通孔の中心が同軸上に位置し、縦孔は円柱状であることを特徴とする請求項3に記載の金属積層体。The metal laminated body according to claim 3, wherein the through hole is formed in a circular shape, the center of the circular through hole is located on the same axis, and the vertical hole is cylindrical. 前記横孔は、金属板に形成された溝又は孔により形成されたことを特徴とする請求項2から4のうちいずれか1項に記載の金属積層体。The metal laminate according to any one of claims 2 to 4, wherein the lateral hole is formed by a groove or a hole formed in a metal plate. 前記横孔に連通する第三流路を備え、前記第三流路は前記縦孔の開口が形成された一端面の反対側の他端面に開閉自在に開口していることを特徴とする請求項2から5のうちいずれか1項に記載の金属積層体。A third flow path communicating with the lateral hole is provided, and the third flow path is openably and closably open at the other end surface opposite to the one end surface where the opening of the vertical hole is formed. Item 6. The metal laminate according to any one of items 2 to 5. 耐圧が40MPa以上であることを特徴とする請求項2から6のうちいずれか1項に記載の金属積層体。The pressure resistance is 40 MPa or more, and the metal laminate according to any one of claims 2 to 6. 貫通孔の内面処理が行われたことを特徴とする請求項2から7のうちいずれか1項に記載の金属積層体。The metal laminate according to any one of claims 2 to 7, wherein the inner surface of the through hole is treated. 前記貫通孔の直径が、60μm〜3mmであることを特徴とする請求項2から8のうちいずれか1項に記載の金属積層体。The metal laminate according to any one of claims 2 to 8, wherein the through hole has a diameter of 60 µm to 3 mm. 前記貫通孔の内径に対する積層のずれが6%以下であることを特徴とする請求項2から9のうちいずれか1項に記載の金属積層体。The metal layered product according to any one of claims 2 to 9, wherein the displacement of the lamination with respect to the inner diameter of the through hole is 6% or less. 前記金属積層体は、前記縦孔及び/又は前記横孔に充填剤が充填された反応カラム又は分析用カラムであることを特徴とする請求項2から10のうちいずれか1項に記載の金属積層体。The metal laminate according to any one of claims 2 to 10, wherein the metal laminate is a reaction column or an analytical column in which the vertical holes and/or the horizontal holes are filled with a filler. Laminate. 1個の縦孔に充填剤が充填され、他の1個の縦孔及び前記横孔は流路としたHPLCカラムであることを特徴とする請求項11に記載の金属積層体。The metal laminate according to claim 11, wherein one vertical hole is filled with a packing material, and the other one vertical hole and the horizontal hole are HPLC columns having channels. 前記金属板にフィルターを設置するための凹部を形成したことを特徴とする請求項11又は12に記載の金属積層体。The metal laminated body according to claim 11 or 12, wherein a recess for installing a filter is formed in the metal plate. 前記金属板を33枚以上2600枚以下積層したことを特徴とする請求項10から13のうちいずれか1項に記載の金属積層体。The metal laminate according to any one of claims 10 to 13, wherein 33 or more and 2600 or less of the metal plates are laminated. 前記充填剤は、粒子径1μm〜10μmの粒子又はスルポアー0.01μm〜10μmのモノリス体であることを特徴する請求項11から14のうちいずれか1項に記載の金属積層体。The metal filler according to any one of claims 11 to 14, wherein the filler is a particle having a particle diameter of 1 µm to 10 µm or a monolith body having a pore diameter of 0.01 µm to 10 µm. 前記金属積層体は四角柱の構造であり、表面には、ホルダーにセットするためのガイド溝を設けたことを特徴する請求項11から15のうちいずれか1項に記載の金属積層体。The metal laminate according to any one of claims 11 to 15, wherein the metal laminate has a quadrangular prism structure, and a guide groove for setting in a holder is provided on a surface of the metal laminate.
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