WO2006123642A1 - ダンパ - Google Patents

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WO2006123642A1
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fluid
fluid chamber
film
pressure
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Inventor
Masahiro Hasunuma
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Surpass Industry Co., Ltd.
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/26Conditioning of the fluid carrier; Flow patterns
    • G01N30/28Control of physical parameters of the fluid carrier
    • G01N30/32Control of physical parameters of the fluid carrier of pressure or speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B11/00Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation
    • F04B11/0091Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using a special shape of fluid pass, e.g. throttles, ducts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/02Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J3/00Diaphragms; Bellows; Bellows pistons
    • F16J3/02Diaphragms
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    • G01N30/32Control of physical parameters of the fluid carrier of pressure or speed
    • G01N2030/322Control of physical parameters of the fluid carrier of pressure or speed pulse dampers

Definitions

  • the present invention relates to a damper.
  • a liquid feed pump used in liquid chromatography a liquid feed pump of a back-and-forth movement mechanism including a piston cylinder is sometimes used.
  • this liquid feed pump it is known that pressure pulsation of the discharged liquid is generated by the reciprocating motion of the biston.
  • a damper for removing the pressure pulsation is generally disposed between the liquid feeding pump and the liquid chromatography. Yes.
  • a damper is arranged to reduce water hammer generated by other factors.
  • Patent Document 1 JP-A-6-186216
  • Patent Document 1 described above discloses a damper having a part of a liquid feeding channel formed on one side of a diaphragm and a chamber filled with oil on the other side and a cylinder communicating with the partition wall. It has been. A piston and a coil panel were placed in the cylinder, and pressure pulsation could be removed by the action of the piston and coil spring.
  • such a diaphragm is formed to have a predetermined film thickness or less in order to ensure followability to pressure pulsation and to remove pressure pulsation.
  • the film thickness of the diaphragm is reduced while the force is applied, the strength decreases according to the film thickness. For this reason, using a diaphragm damper in a high-pressure environment could cause the diaphragm to break, and there was a problem that a diaphragm-type damper could not be used in a high-pressure environment. On the other hand, if a diaphragm type damper can be used in a high pressure environment, the film thickness of the diaphragm will increase. Then, there is a problem that the followability of the diaphragm to the pressure pulsation is deteriorated, and the performance of removing the pressure pulsation is lowered.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a damper that has chemical resistance, can be used in a high-pressure environment, and can eliminate pressure pulsation. Objective.
  • the present invention provides the following means.
  • the damper of the present invention has a fluid chamber into which fluid flows in and out, a diaphragm that forms at least one surface of the fluid chamber, and a compartment that is liquid-tightly adjacent to the fluid chamber via the diaphragm,
  • the diaphragm is composed of a first film having chemical resistance and a second film having pressure resistance.
  • the diaphragm is composed of the first film having chemical resistance and the second film having pressure resistance, the pressure pulsation of the high-pressure fluid can be removed.
  • the first film having chemical resistance on the liquid contact surface of the diaphragm chemical resistance can be given to the diaphragm.
  • the second film having pressure resistance for the diaphragm the pressure resistance of the diaphragm can be improved and the thinning of the film due to the extension of the first film can be suppressed.
  • the film thickness of the diaphragm can be reduced as compared with the case where the diaphragm is configured by only a film having chemical resistance.
  • the pressure pulsation removal performance of the damper can be improved.
  • the diaphragm is preferably provided with a plurality of the first films.
  • the diaphragm includes a plurality of first films, so that the film thickness of each first film can be reduced as compared with the case where a single first film is provided.
  • the followability of the pressure pulsation of the diaphragm can be improved.
  • the deformation direction length of the diaphragm in the fluid chamber is longer than the deformation distance of the diaphragm.
  • the diaphragm chamber length in the diaphragm deformation direction is longer than the deformation distance of the diaphragm, so that a predetermined volume remains in the fluid chamber even when the diaphragm is deformed. Since the predetermined volume remains in the fluid chamber, the pressure pulsation removing property of the fluid can be improved as compared with the case where the predetermined volume does not remain.
  • a hole through which the fluid flows in and out is provided in a facing surface facing the diaphragm in the fluid chamber, and the diaphragm is deformed in a region near the hole in the facing surface. It is desirable to have a regulation section that regulates
  • the restricting portion is provided in the vicinity of the hole where the fluid flows in and out, the deformation of the diaphragm is restricted by the restricting portion, and the hole is restricted by the diaphragm. It can be prevented from being blocked. Therefore, it is possible to prevent the inflow and outflow of the fluid into the fluid chamber from being hindered, and it is possible to prevent the pressure pulsation removing property of the fluid from being lowered.
  • the dynamic pressure of the inflowing fluid applied to the diaphragm can be reduced, and the film thickness of the diaphragm can be reduced.
  • the fluid flowing in the inflow path collides with the inner wall of the inflow path at the bent portion,
  • the dynamic pressure of the fluid is once converted into a static pressure. Thereafter, since the fluid flows into the fluid chamber, the dynamic pressure of the inflowing fluid is reduced as compared with the case where the fluid flows into the fluid chamber without passing through the bent portion.
  • the diaphragm is coupled via the first, whereby the first casing that constitutes the fluid chamber in the inside thereof and the second casing that constitutes the compartment in the interior thereof.
  • An alignment convex portion and an alignment concave portion that define relative positions of the fluid chamber and the compartment, respectively, on the coupling surfaces of the first casing and the second casing, and the coupling plane Preferably, an edge convex portion and an edge concave portion that prevent the fluid from flowing out are provided so as to surround the recording medium chamber and the compartment.
  • the relative positions of the fluid chamber and the compartment can be determined by fitting the alignment convex portion and the alignment concave portion, and the relative positions of the edge convex portion and the edge concave portion are determined. be able to. Therefore, the edge convex portion and the edge concave portion can be securely fitted together, and the coupling surface force can be reliably prevented from flowing out of the fluid.
  • the first casing is formed of a resin-resistant resin and the second casing is formed of metal, and the second casing
  • An outer peripheral convex portion that protrudes toward the first housing is provided on the outer peripheral portion of the coupling surface, and the convex portion is fitted in a region facing the outer peripheral convex portion in the first housing. It would be desirable to have a peripheral recess to be fitted.
  • the outer peripheral convex portion provided on the outer peripheral portion of the coupling surface of the second casing made of metal force is fitted with the outer peripheral concave section provided on the first casing made of grease.
  • the outer peripheral convex portion of the second casing can prevent the first casing from being deformed by the high-pressure fluid.
  • the first film is preferably made of a resin.
  • the second film also has an elastic material force.
  • the second film that also has elastic material force, it gives pressure resistance to the diaphragm. Furthermore, the followability to pressure pulsation is not impaired.
  • the pressure resistance of the diaphragm can be improved, and the damper can be used in a high pressure environment.
  • the diaphragm thickness can be reduced compared to the case where the diaphragm is made of only a film having chemical resistance, and the pressure pulsation removal performance of the damper There is an effect that the improvement of can be achieved.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a damper according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of the damper in FIG.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view for explaining a main part of the damper of FIG.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an embodiment of a damper according to the present invention.
  • the damper 1 is disposed between the pump 3 for boosting the fluid and the column 5.
  • a tube 9 for guiding the fluid pressurized by the pump 3 is connected to the damper 1 by a nut 19 (see FIG. 2).
  • a tube 7 for guiding the fluid from which pressure pulsation has been removed by the damper 1 to the column 5 is connected to the damper 1 by a nut 19 (see FIG. 2).
  • the fluid may be a liquid or a gas, and is not particularly limited.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the configuration of the damper of FIG.
  • the damper 1 includes a resin body (first housing) 11 formed from a resin, a metal body (second housing) 13 formed from a metal, a base 15, , And others are roughly structured.
  • the damper 1 is stacked in the order of the base 15, the resin body 11, and the metal body 13, and is united by bolts 17.
  • PEEK (registered trademark) resin is preferred from the viewpoint of strength and chemical resistance as the resin that forms the resin body 11, but is particularly limited as long as it has strength and chemical resistance. It is not something.
  • the metal forming the metal body 13 can be exemplified by stainless steel (for example, SUS304), and is not particularly limited.
  • FIG. 3 is a partially enlarged view for explaining a main part of the damper of FIG.
  • connection tubes 7 and 9 are attached.
  • the joint 19 is made of PEEK resin like the resin body 11 and is attached by screwing into the resin body 11.
  • Connection tubes 7 and 9 are channels with an outer diameter of about 1.6 mm (lZl6 inches) and an inner diameter of about 0.5 mm.
  • the fluid chamber 23 is composed of a bottomed cylindrical hole formed in the resin coupling surface 21 and a diaphragm 71.
  • a stepped portion (regulating portion) 33 On the facing surface 31 facing the diaphragm 71 in the fluid chamber 23, a stepped portion (regulating portion) 33 whose central portion is deeper by one step is formed.
  • An inlet (hole) 35 through which the fluid flows into the fluid chamber 23 and an outlet (hole) 37 through which the fluid flows out are formed in a region that is one step deeper in the facing surface 31.
  • connection path 39 through which fluid flows between the connection tube 7 and the outlet 37, and between the connection tube 9 and the inlet 35. It is formed.
  • the internal flow path 39 is formed with a bent portion 41 that connects a portion disposed substantially in the same direction as the connection tubes 7 and 9 and a counter force portion in the direction of the fluid chamber 23.
  • the alignment recess 25 is formed adjacent to the fluid chamber 23 and surrounding the fluid chamber 23.
  • An edge convex portion 27 having a substantially triangular cross section is formed on the flat portion of the alignment concave portion 25 so as to surround the fluid chamber 23.
  • the outer circumferential concave portion 29 is fitted on the outer circumferential portion of the resin binding surface 21 with an outer circumferential convex portion 59 described later. It is formed so that.
  • the metal bonding surface 51 of the metal body 13 that is bonded to the resin body 11 has an air chamber (compartment) 53 and a relative position of the resin body 11 and the metal body 13 with the center outward.
  • An alignment convex portion 55 that defines the shape, an edge concave portion 57 that prevents fluid leakage, and an outer peripheral convex portion 59 that prevents deformation of the resin body 11 are formed.
  • the air chamber 53 includes a bottomed cylindrical hole formed in the metal coupling surface 51 and a diaphragm 71, and air of a predetermined pressure is sealed therein.
  • a communication hole 61 is formed on the surface of the air chamber 53 facing the diaphragm 71, and is connected to the communication chamber 65 covered with a blind plug 63 through the communication hole 61.
  • the air chamber 53 is configured to be capable of adjusting the pressure of air sealed therein.
  • the pressure of the air sealed in the air chamber 53 is determined based on the elastic force required for the diaphragm 17 when removing the pressure pulsation of the fluid.
  • the elastic force of the diaphragm 17 is also a force that changes based on the differential pressure between the air pressure and the fluid pressure.
  • the fluid pressure is lower than the sealing pressure of the air chamber 53, or if the sealing pressure and the fluid pressure are balanced, the pressure is applied only to the communication chamber 65 covered with the blind plug 63. Can remove pulsation.
  • the electromagnet regulator is connected to the communication chamber 65. By connecting these regulators, the sealing pressure of the air chamber 53 can be made higher than usual (the state in which the lid is covered with the blind plug 63), and the pressure pulsation of the high-pressure fluid can be removed. Further, the sealing pressure of the air chamber 53 can be changed by the fluid pressure.
  • a pressure sensor can be arranged downstream of the damper 1 to detect the pressure of the fluid that has flowed out, and to control the electropneumatic regulator based on the detected fluid pressure.
  • the alignment convex portion 55 is formed so as to be fitted to the alignment concave portion 25 described above.
  • an edge concave portion 57 to be fitted with the above-described edge convex portion 27 is formed on the flat surface portion of the alignment convex portion 55.
  • the edge recess 57 is formed so that the cross section thereof is a substantially triangular recess.
  • the outer peripheral convex portion 59 is formed on the outer peripheral portion of the metal bonding surface 51 so as to be fitted with an outer peripheral concave portion 29 described later.
  • the diaphragm 71 has two fluid films (first film) 73, one elastic film (second film) 75, and one fluid chamber 23 side force toward the air chamber 53 side. It is formed as a film having a diameter of about 23 mm, in which a resin film 73 is laminated. The diaphragm 71 is disposed so as to cover the position where the edge convex portion 27 and the edge concave portion 57 described above are formed.
  • the resin film 73 is formed as a film having a thickness of about 0.05 mm made of PFA (perfluoroalkoxyalkane).
  • the elastic film 75 is formed as a film having a thickness of about 1 mm and also having an FKM (fluororubber) force.
  • the high-pressure fluid pressurized by the pump 3 flows into the internal flow path 39 through the connection tube 9 and the joint 19.
  • the fluid flowing into the internal flow path 39 from the joint 19 collides with the inner wall of the internal flow path 39 at the bent portion 41, and the dynamic pressure is once converted into a static pressure. Thereafter, the fluid flows from the internal channel 39 through the inlet 35 into the fluid chamber 23.
  • the diaphragm 71 disposed between the fluid chamber 23 and the air chamber 53 has a fluid chamber 23 side or an air chamber 53 depending on the pressure difference between the fluid pressure in the fluid chamber 23 and the air pressure in the air chamber 53. Deforms to the side. Therefore, the pressure fluctuation of the fluid flowing into the fluid chamber 23 is mitigated by the volume change of the fluid chamber 23 due to the deformation of the diaphragm 71.
  • the diaphragm 71 in the fluid chamber 23 in the deformation direction (the length in the vertical direction in FIG. 3) is longer than the deformation distance of the diaphragm 71, the diaphragm 71 is deformed. A predetermined volume remains in the fluid chamber 23.
  • the diaphragm 71 when the diaphragm 71 is deformed, the step portion 33 and the diaphragm 71 come into contact with each other, and the deformation of the diaphragm 71 is restricted. Therefore, the diaphragm 71 does not deform until the inlet 35 and the outlet 37 are closed.
  • the diaphragm 71 includes the chemical-resistant resin film 73 and the pressure-resistant elastic film 75, so that pressure pulsation of the high-pressure fluid can be removed. .
  • the diaphragm 71 can be provided with chemical resistance by covering the elastic film 75 with the chemical resistant resin film 73.
  • the elastic film 75 having pressure resistance for the diaphragm 71 the pressure resistance of the diaphragm 71 can be improved and the elongation of the resin film 73 can be suppressed.
  • the film thickness of the diaphragm 71 can be reduced compared to the case where the diaphragm 71 is formed only by a film having chemical resistance. By reducing the thickness of the diaphragm 71, the pressure pulsation removal performance of the damper 1 can be improved.
  • the diaphragm 71 By providing the diaphragm 71 with two sheets of the resin film 73 on the surface in contact with the fluid, the diaphragm 71 has one resin film 73 per sheet as compared with the case where the single film 73 is provided.
  • the film thickness can be reduced and the followability of the diaphragm 71 pressure pulsation can be improved. Therefore, the pressure pulsation removal performance of the damper 1 can be improved.
  • the diaphragm deformation direction length of the fluid chamber 23 is longer than the deformation distance of the diaphragm 71, a predetermined volume can be left in the fluid chamber 23 even when the diaphragm 71 is deformed. Since the predetermined capacity remains in the fluid chamber 23, the pressure pulsation removing property of the fluid can be improved as compared with the case where the predetermined capacity does not remain.
  • the stepped portion 33 is provided in the vicinity of the facing surface 31 where the inlet 35 and the outlet 37 are formed, the deformation of the diaphragm 71 is restricted by the stepped portion 33, and the inlet 35 and the outlet 37 can be prevented from being blocked by the diaphragm 71. Therefore, it is possible to prevent the inflow and outflow of the fluid into the fluid chamber 23 from being inhibited, and it is possible to prevent the fluid pressure pulsation removal performance from being deteriorated.
  • the bent portion 41 is formed in the internal flow path 39 for allowing the fluid to flow into the fluid chamber 23! Therefore, the dynamic pressure of the inflowing fluid applied to the diaphragm 71 can be reduced, and the film thickness of the diaphragm 71 can be reduced. .
  • the fluid flowing in the internal flow path 39 collides with the inner wall of the internal flow path 39 at the bent portion 41, and the dynamic pressure of the fluid is once converted into a static pressure. After that, since the fluid flows into the fluid chamber 23, the dynamic pressure of the inflowing fluid can be reduced and the strength required for the diaphragm 71 can be reduced compared to the case where the fluid flows into the fluid chamber without passing through the bent portion 41. Can be small.
  • the relative positions of the edge convex portion 27 and the edge concave portion 57 can be determined. Therefore, the edge convex portion 27 and the edge concave portion 57 are Can be securely fitted. Therefore, the edge convex part 27 and the edge concave part 57 can be reliably sealed, and the fluid can be reliably prevented from flowing out from the coupling surfaces 21 and 51.
  • the outer peripheral convex portion 59 provided on the outer peripheral portion of the metal bonding surface 51 is fitted with the outer peripheral concave portion 29 provided on the resin body 11, the outer peripheral convex portion 59 causes the expansion of the resin body 11. Can be prevented. In other words, the outer peripheral convex portion 59 can suppress the resin body 11 from being pushed outward and expanded by the high-pressure fluid filled in the fluid chamber 23, and the high-pressure response of the damper 1 becomes possible.
  • the force explained by applying the present invention to a damper in liquid chromatography is not limited to a damper for liquid chromatography, and pressure pulsation occurs in various other high-pressure liquids. It can be applied to a device.
  • the force described by applying to a damper in which air of a predetermined pressure is sealed in the air chamber 53 is not limited to the one in which air is sealed in the air chamber 53. It can be applied to various other dampers such as a gel sealed in the air chamber 53 or an elastic body such as a spring arranged.

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Abstract

 耐薬品性を有し、高圧環境下で使用できるとともに圧力脈動を除去することができるダンパを提供する。流体が流入、流出する流体室(23)と、流体室(23)の少なくとも一面を構成するダイヤフラム(71)と、ダイヤフラム(71)を介して流体室(23)と液密に隣接する隔室(53)と、を有し、ダイヤフラム(71)が、耐薬品性を有する第1の膜(73)と、耐圧性を有する第2の膜(75)と、から構成されていることを特徴とする。

Description

明 細 書
ダンパ
技術分野
[0001] 本発明は、ダンバに関する。
背景技術
[0002] 液クロマトグラフィに用いられる送液ポンプとして、ピストンゃシリンダ等を備えた往 復運動機構の送液ポンプが用いられることがある。この送液ポンプにおいては、ビス トンの往復運動による吐出流液の圧力脈動が発生することが知られている。
[0003] 上述の圧力脈動は、送液される液クロマトグラフィにとっても好ましいものではない ため、圧力脈動を除去するダンパを送液ポンプと液クロマトグラフィとの間に配置する ことが一般的に行なわれている。
また、ポンプより後流側で発生する圧力脈動以外にも、他の要因で発生するウォー ターハンマを軽減するためにダンパを配置することが行なわれて 、る。
上述のダンバとしては、さまざまな形式のものが提案されており、例えばダイヤフラ ムを用いたダンバなどが提案されている (例えば、特許文献 1参照。 ) o
特許文献 1 :特開平 6— 186216号公報
発明の開示
[0004] 上述の特許文献 1には、送液流路の一部をダイヤフラムの片側面で構成し、その他 面側にはオイルを封入した隔室と、隔壁に連通したシリンダを有するダンバが開示さ れている。シリンダ内にはピストンとコイルパネとが配置され、これらピストン及びコィ ルバネの働きで圧力脈動を除去することができた。
このようなダイヤフラムは一般に、圧力脈動に対する追従性を確保し、圧力脈動の 除去性を確保するため、所定の膜厚以下に形成されていた。
し力しながら、ダイヤフラムの膜厚を薄くすると、その膜厚に応じて強度が低下する 。そのため、高圧環境下において、ダイヤフラム式のダンパを用いるとダイヤフラムが 破れる恐れがあり、高圧環境下でダイヤフラム式のダンバを使用できないという問題 かあつた。 一方、高圧環境下でダイヤフラム式のダンバを使用できるようにすると、ダイヤフラ ムの膜厚が厚くすることになる。すると、ダイヤフラムの圧力脈動に対する追従性が悪 化し、圧力脈動の除去性能が低下するという問題があった。
[0005] 特に、腐食性を有する流体や、高純度が求められる流体の圧力脈動を除去するダ ンパにお ヽては、耐薬品性を有する材料カゝら形成されたダイヤフラムを使用する必 要がある。し力しながら、一般に、耐薬品性を有する材料は高い強度を備えていない ため、高圧環境下で使用するためにはダイヤフラムの膜厚を厚くする必要があった。
[0006] 上述のダイヤフラム式のダンバの他にも、ベローズを用いたダンバなども提案され ている。し力し、ベローズ式のダンパは、高圧環境下で用いると、ベローズの側面(い わゆる蛇腹部分)が高圧により破れる恐れがあり、高圧環境下でベローズ式のダンバ を使用できな 、と 、う問題があった。
[0007] 本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、耐薬品性を有し、 高圧環境下で使用できるとともに圧力脈動を除去することができるダンバを提供する ことを目的とする。
[0008] 上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のダンパは、流体が流入、流出する流体室と、該流体室の少なくとも一面を 構成するダイヤフラムと、該ダイヤフラムを介して前記流体室と液密に隣接する隔室 と、を有し、前記ダイヤフラムが、耐薬品性を有する第 1の膜と、耐圧性を有する第 2 の膜と、力 構成されていることを特徴とする。
[0009] 本発明によれば、ダイヤフラムが耐薬品性を有する第 1の膜と、耐圧性を有する第 2 の膜とから構成されているため、高圧流体の圧力脈動を除去することができる。
つまり、耐薬品性を有する第 1の膜をダイヤフラムの接液面に用いることで、ダイヤ フラムに耐薬品性を与えることができる。耐圧性を有する第 2の膜をダイヤフラムに用 いることで、ダイヤフラムの耐圧性を向上できるとともに、第 1の膜の伸びによる膜薄 化を抑制できる。
ダイヤフラムを第 1の膜と第 2の膜とから構成することで、耐薬品性を有する膜のみ でダイヤフラムを構成する場合と比較して、ダイヤフラムの膜厚を薄くできる。ダイヤフ ラムの膜厚を薄くできることにより、ダンバの圧力脈動除去性能の向上が図れる。 [0010] 上記発明においては、前記ダイヤフラムには、複数の前記第 1の膜が備えられてい ることが望ましい。
このようにすることにより、ダイヤフラムが複数の第 1の膜を備えることにより、 1枚の 第 1の膜を備えた場合と比較して、第 1の膜の 1枚あたりの膜厚を薄くでき、ダイヤフラ ムの圧力脈動の追従性を向上できる。
また、第 1の膜を複数枚とすることで、第 1の膜が 1枚の場合と比較して、ガス透過を より確実に防ぐことができる。さらに、 1枚の第 1の膜が破れても、残りの第 1の膜が破 れて 、な!/、ため、ダイヤフラムの耐薬品性を維持できる。
[0011] 上記発明においては、前記流体室における前記ダイヤフラムの変形方向長さが、 前記ダイヤフラムの変形距離よりも長 、ことが望ま U、。
このようにすることにより、流体室のダイヤフラム変形方向長さ力 ダイヤフラムの変 形距離よりも長いため、ダイヤフラムが変形した場合においても流体室に所定容積が 残る。流体室に所定容量が残るため、所定容量が残らない場合と比較して、流体の 圧力脈動除去性を向上できる。
[0012] 上記発明においては、前記流体室における前記ダイヤフラムと対向する対向面に、 前記流体が流入、流出する孔が設けられ、前記対向面における前記孔の設けられた 近傍領域に前記ダイヤフラムの変形を規制する規制部が設けられていることが望まし い。
[0013] このようにすることにより、流体が流入、流出する孔が形成されている近傍領域に規 制部が設けられているため、ダイヤフラムは規制部により変形が規制され、孔がダイ ャフラムにより塞がれることを防止できる。そのため、流体室への流体の流入、流出が 阻害されることを防止でき、流体の圧力脈動除去性が低下することを防止できる。
[0014] 上記発明においては、前記流体室に前記流体を流入させる流入路が設けられ、該 流入路には、折れ曲がり部が形成されて ヽることが望ま U、。
このようにすることにより、流体室に流体を流入させる流入路に折れ曲がり部が形成 されているため、ダイヤフラムにかかる流入流体の動圧を小さくでき、ダイヤフラムの 膜厚を薄くできる。
つまり、流入路内を流れる流体は、折れ曲がり部において流入路の内壁と衝突し、 流体の動圧は一度静圧に変換される。その後、流体は流体室に流入するため、折れ 曲がり部を経な 、で流体室に流入した場合と比較して、流入流体の有する動圧を小 さくでさる。
[0015] 上記発明においては、前記ダイヤフラムを間に介して結合させることにより、その内 部に前記流体室を構成する第 1の筐体と、その内部に前記隔室を構成する第 2の筐 体を有し、前記第 1の筐体および前記第 2の筐体の結合面には、それぞれ前記流体 室および前記隔室の相対位置を定める位置合わせ凸部および位置合わせ凹部と、 前記結合面から前記流体の流出を防止するエッジ凸部およびエッジ凹部と、が記流 体室および前記隔室を囲うように設けられて 、る構成が望ま 、。
[0016] このようにすることにより、位置合わせ凸部と位置合わせ凹部とを嵌め合わせること により流体室および隔室の相対位置を定めることができるとともに、エッジ凸部および エッジ凹部の相対位置を定めることができる。そのため、エッジ凸部およびエッジ凹 部を確実に嵌め合わせることができ、結合面力も流体が流出することを確実に防止で きる。
[0017] 上記構成においては、前記第 1の筐体が耐薬品性を有する榭脂から形成されるとと もに、前記第 2の筐体が金属から形成され、前記前記第 2の筐体の結合面における 外周部には、前記第 1の筐体に向けて突出する外周凸部が設けられ、前記第 1の筐 体における前記外周凸部と対向する領域には、前記凸部と嵌め合わされる外周凹部 が設けられて 、ることが望まし 、。
[0018] このようにすることにより、金属力 なる第 2の筐体の結合面における外周部に設け られた外周凸部が、榭脂からなる第 1の筐体に設けられた外周凹部と嵌め合わされ ているため、第 2の筐体の外周凸部が、高圧流体による第 1の筐体の変形を防止でき る。
[0019] 上記発明においては、前記第 1の膜が樹脂からなることが望ましい。
上記発明にお 、ては、前記第 2の膜が弾性材料力もなることが望ま 、。
[0020] このようにすることにより、榭脂からなる第 1の膜を用いることにより、ダイヤフラムに 耐薬品性を与えることができる。
弾性材料力もなる第 2の膜を用いることにより、ダイヤフラムに耐圧性を与えるととも に、圧力脈動に対する追従性を損なうことがない。
[0021] 本発明のダンバによれば、耐薬品性を有する第 1の膜をダイヤフラムの接液面に用 いることで、ダンバに耐薬品性を与えることができるという効果を奏する。
耐圧性を有する第 2の膜をダイヤフラムに用いることで、ダイヤフラムの耐圧性を向 上させることができ、高圧環境下でダンバを使用できるという効果を奏する。
ダイヤフラムを第 1の膜と第 2の膜とから構成することで、耐薬品性を有する膜のみ でダイヤフラムを構成する場合と比較して、ダイヤフラムの膜厚を薄くでき、ダンバの 圧力脈動除去性能の向上が図れるという効果を奏する。
図面の簡単な説明
[0022] [図 1]本発明に係るダンバの一実施形態を説明する概略図である。
[図 2]図 1のダンバの構成を説明する概略図である。
[図 3]図 2のダンバの要部を説明する部分拡大図である。
発明を実施するための最良の形態
[0023] この発明の一実施形態に係るダンバについて、図 1から図 3を参照して説明する。
図 1は、本発明に係るダンバの一実施形態を説明する概略図である。
ダンバ 1は、図 1に示すように、流体を昇圧するポンプ 3とカラム 5との間に配置され ている。ポンプ 3により昇圧された流体を導くチューブ 9が、ナット 19 (図 2参照)により ダンバ 1に接続されている。ダンバ 1とカラム 5との間には、ダンバ 1により圧力脈動が 除去された流体をカラム 5に導くチューブ 7が、ナット 19 (図 2参照)によりダンバ 1に 接続されている。
なお、流体は液体であってもよいし、気体であってもよぐ特に限定するものではな い。
[0024] 図 2は、図 1のダンバの構成を説明する概略図である。
ダンバ 1は、図 2に示すように、榭脂から形成された榭脂ボディ (第 1の筐体) 11と、 金属から形成された金属ボディ (第 2の筐体) 13と、ベース 15と、カゝら概略構成されて いる。
ダンバ 1は、ベース 15、榭脂ボディ 11、金属ボディ 13の順に積み重ねられ、ボルト 17により一体ィ匕されている。 榭脂ボディ 11を形成する榭脂としては、 PEEK (登録商標)榭脂が強度、耐薬品性 などの観点力 好ましいが、強度、耐薬品性を備えた榭脂であればよぐ特に限定す るものではない。金属ボディ 13を形成する金属としてはステンレス鋼(例えば、 SUS3 04)を例示でき、特に限定するものではない。
[0025] 図 3は、図 2のダンバの要部を説明する部分拡大図である。
榭脂ボディ 11には、図 2および図 3に示すように、 2つの継ぎ手 19が側面(図 2中の 左右の面)に略水平(図 2中の左右方向)に取り付けられ、継ぎ手 19には接続チュー ブ 7, 9が取り付けられている。継ぎ手 19は榭脂ボディ 11と同様に PEEK榭脂から形 成され、榭脂ボディ 11に対してねじ込むことにより取り付けられている。接続チューブ 7, 9は、外径が約 1. 6mm(lZl6インチ)、内径が約 0. 5mmの流路である。
[0026] 榭脂ボディ 11における金属ボディ 13と結合する榭脂結合面 21には、中心力も外 方に向かって、腐食性を有する薬品を含む流体が供給される流体室 23と、榭脂ボデ ィ 11と金属ボディ 13との相対位置を定める位置合わせ凹部 25と、流体の漏洩を防 止するエッジ凸部 27と、榭脂ボディ 11の変形を防止する外周凹部 29と、が形成され ている。
[0027] 流体室 23は、榭脂結合面 21に形成された有底円筒状の穴とダイヤフラム 71とから 構成されている。流体室 23におけるダイヤフラム 71と対向する対向面 31には、その 中央部が一段深くなる段差部 (規制部) 33が形成されている。対向面 31の一段深く なった領域には、流体が流体室 23に流入する流入口(孔) 35および流出する流出 口(孔) 37が形成されている。
[0028] 榭脂ボディ 11の内部には、上述の接続チューブ 7と流出口 37、および、接続チュ ーブ 9と流入口 35との間で流体を流通させる内部流路 (流入路) 39が形成されてい る。内部流路 39には、接続チューブ 7, 9と略同方向に配置された部分と、流体室 23 方向に向力 部分とを接続する折れ曲がり部 41が形成されている。
[0029] 位置合わせ凹部 25は、流体室 23と隣接するとともに流体室 23を囲うように形成さ れている。位置合わせ凹部 25の平面部には、断面が略三角の突起であるエッジ凸 部 27が流体室 23を囲うように形成されて!、る。
外周凹部 29は、榭脂結合面 21の外周部に、後述する外周凸部 59と嵌め合わされ るように形成されている。
[0030] 金属ボディ 13における榭脂ボディ 11と結合する金属結合面 51には、中心が外方 に向かって、エア室(隔室) 53と、榭脂ボディ 11と金属ボディ 13との相対位置を定め る位置合わせ凸部 55と、流体の漏洩を防止するエッジ凹部 57と、榭脂ボディ 11の変 形を防止する外周凸部 59と、が形成されている。
[0031] エア室 53は、金属結合面 51に形成された有底円筒状の穴とダイヤフラム 71とから 構成され、その内部には所定圧力の空気が密閉されている。エア室 53におけるダイ ャフラム 71と対向する面には連通孔 61が形成され、連通孔 61を介して、めくら栓 63 により蓋をされた連通室 65と繋がって 、る。
[0032] なお、エア室 53は、その内に密封された空気の圧力を調整可能に構成されている 。エア室 53内に密封された空気の圧力は、流体の圧力脈動の除去の際にダイヤフラ ム 17に求められる弾性力に基づいて定められる。ダイヤフラム 17の弾性力は、上記 空気の圧力と、流体の圧力との差圧に基づいて変化する力もである。
[0033] 例えば、エア室 53の密閉圧力よりも流体圧力が低い、または、密閉圧力と流体圧 力とがつり合った状態であれば、めくら栓 63により蓋をされた連通室 65のみで圧力 脈動除去ができる。一方、エア室 53の密閉圧力よりも流体圧力が高い状態では、連 通室 65にマ-ユアルレギュレータゃ電空レギユレータが接続される。これらレギユレ ータを接続することにより、エア室 53の密閉圧力を通常(めくら栓 63で蓋をした状態) よりも高い状態とすることができ、高圧流体の圧力脈動の除去が可能となる。また、流 体圧力によって、エア室 53の密閉圧力を変更することができる。
ダンバ 1に供給される流体圧力が複数何種類かある場合には、電空レギユレータを 使用することにより、流体圧力が変更されても容易に対応することができる。さらには 、ダンバ 1の下流側に圧力センサを配置して流出した流体の圧力を検知し、その検 知した流体圧力に基づ!/、て電空レギユレータを制御することもできる。
[0034] 位置合わせ凸部 55は、上述の位置合わせ凹部 25と嵌め合わされるように形成され ている。位置合わせ凸部 55の平面部には、上述のエッジ凸部 27と嵌め合わされるェ ッジ凹部 57が形成されている。エッジ凹部 57は、その断面が略三角の凹みとなるよう に形成されている。 外周凸部 59は、金属結合面 51の外周部に、後述する外周凹部 29と嵌め合わされ るように形成されている。
[0035] ダイヤフラム 71は、流体室 23側力もエア室 53側に向けて、 2枚の榭脂膜 (第 1の膜 ) 73、 1枚の弾性膜 (第 2の膜) 75、 1枚の榭脂膜 73が積層された、直径が約 23mm の膜として形成されている。ダイヤフラム 71は、上述したエッジ凸部 27とエッジ凹部 5 7とが形成された位置まで覆うように配置されて ヽる。
榭脂膜 73は、 PFA (パーフルォロアルコキシルアルカン)から形成された厚さが約 0 . 05mmの膜として形成されている。弾性膜 75は、 FKM (フッ素ゴム)力も形成され た厚さが約 lmmの膜として形成されている。
エア室 53側に榭脂膜 73と 1枚配置したことにより、ダイヤフラム 71をエッジ凸部 27 とエッジ凹部 57との間に挟んだ際に、弾性膜 75が破れることを防止できる。
[0036] 次に、上記の構成力もなるダンバ 1における作用について説明する。
ポンプ 3により昇圧された高圧の流体は、接続チューブ 9、継ぎ手 19を介して、内部 流路 39に流入する。継ぎ手 19から内部流路 39に流入した流体は、折れ曲がり部 41 において内部流路 39の内壁に衝突し、その動圧が一度静圧に変換される。その後、 流体は内部流路 39から流入口 35を通って流体室 23に流入する。
[0037] 流体室 23とエア室 53との間に配置されたダイヤフラム 71は、流体室 23内の流体 圧力とエア室 53内の空気圧力との差圧により、流体室 23側またはエア室 53側へと 変形する。そのため、流体室 23に流入した流体の圧力変動は、ダイヤフラム 71の変 形による流体室 23の容積変化により緩和される。
[0038] 流体室 23におけるダイヤフラム 71の変形方向の長さ(図 3中の上下方向の長さ)は 、ダイヤフラム 71の変形距離よりも長く形成されているため、ダイヤフラム 71が変形し た場合においても流体室 23に所定容積が残る。
また、ダイヤフラム 71が変形した際に、段差部 33とダイヤフラム 71とが接触し、ダイ ャフラム 71の変形が規制される。そのため、ダイヤフラム 71は流入口 35、流出口 37 塞ぐまで変形しない。
[0039] 上述のようにダイヤフラム 71の変形により、圧力変動が緩和された流体は流出口 3 7から内部流路 39、継ぎ手 19を介して接続チューブ 7に戻り、カラム 5へ流れる。 [0040] 上記の構成によれば、ダイヤフラム 71が耐薬品性を有する榭脂膜 73と、耐圧性を 有する弾性膜 75とから構成されているため、高圧流体の圧力脈動を除去することが できる。
つまり、耐薬品性を有する榭脂膜 73で弾性膜 75を覆うことにより、ダイヤフラム 71 に耐薬品性を与えることができる。耐圧性を有する弾性膜 75をダイヤフラム 71に用 いることで、ダイヤフラム 71の耐圧性を向上できるとともに、榭脂膜 73の伸びを抑制 できる。
ダイヤフラム 71を榭脂膜 73と弾性膜 75とから構成することで、耐薬品性を有する膜 のみでダイヤフラム 71を構成する場合と比較して、ダイヤフラム 71の膜厚を薄くでき る。ダイヤフラム 71の膜厚を薄くできることにより、ダンバ 1の圧力脈動除去性能の向 上が図れる。
[0041] ダイヤフラム 71が 2枚の榭脂膜 73を流体との接液面に備えることにより、 1枚の榭脂 膜 73を備えた場合と比較して、榭脂膜 73の 1枚あたりの膜厚を薄くでき、ダイヤフラ ム 71の圧力脈動の追従性を向上できる。そのため、ダンバ 1の圧力脈動除去性能の 向上が図れる。
また、榭脂膜 73を複数枚とすることで、榭脂膜 73が 1枚の場合と比較して、ガス透 過をより確実に防ぐことができる。さらに、 1枚の榭脂膜 73が破れても、残りの榭脂膜 73が破れていないため、ダイヤフラム 71の耐薬品性を維持できるとともにガス透過を 防止できる。
[0042] 流体室 23のダイヤフラム変形方向長さが、ダイヤフラム 71の変形距離よりも長いた め、ダイヤフラム 71が変形した場合においても流体室 23に所定容積を残すことがで きる。流体室 23に所定容量が残るため、所定容量が残らない場合と比較して、流体 の圧力脈動除去性を向上できる。
[0043] 対向面 31における流入口 35および流出口 37が形成されている近傍領域に段差 部 33が設けられているため、ダイヤフラム 71は段差部 33により変形が規制され、流 入口 35および流出口 37がダイヤフラム 71により塞がれることを防止できる。そのため 、流体室 23への流体の流入、流出が阻害されることを防止でき、流体の圧力脈動除 去性が悪ィ匕することを防止できる。 [0044] 流体室 23に流体を流入させる内部流路 39に折れ曲がり部 41が形成されて!、るた め、ダイヤフラム 71にかかる流入流体の動圧を小さくでき、ダイヤフラム 71の膜厚を 薄くできる。
つまり、内部流路 39内を流れる流体は、折れ曲がり部 41において内部流路 39の 内壁と衝突し、流体の動圧は一度静圧に変換される。その後、流体は流体室 23に流 入するため、折れ曲がり部 41を経ないで流体室に流入した場合と比較して、流入流 体の有する動圧を小さくでき、ダイヤフラム 71に要求される強度を小さくできる。
[0045] 位置合わせ凸部 55と位置合わせ凹部 25とを嵌め合わせることにより、エッジ凸部 2 7およびエッジ凹部 57の相対位置を定めることができるため、エッジ凸部 27およびェ ッジ凹部 57を確実に嵌め合わせることができる。そのため、エッジ凸部 27およびエツ ジ凹部 57において確実にシールでき、結合面 21, 51から流体が流出することを確 実に防止できる。
[0046] 金属結合面 51における外周部に設けられた外周凸部 59が、榭脂ボディ 11に設け られた外周凹部 29と嵌め合わされているため、外周凸部 59が榭脂ボディ 11の膨張 を防止できる。つまり、流体室 23に満たされた高圧流体により、榭脂ボディ 11が外方 に押し広げられ膨張するのを外周凸部 59により抑えることができ、ダンバ 1の高圧対 応が可能となる。
[0047] なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなぐ本発明の趣 旨を逸脱しな 、範囲にぉ 、て種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明を液クロマトグラフィにおけるダン パに適用して説明した力 この発明は液クロマトグラフィ用のダンバに限られることな ぐその他各種の高圧液体に圧力脈動が発生する装置に適用できるものである。
[0048] 榭脂ボディ 11を金属製の金属ボディ 13とベース 15とで挟み、ボルト 17で締め付け ているため、締め付け力を向上できる。そのため、ダンバ 1の高圧対応を可能とし、品 質安定性を向上できる。
[0049] 弾性膜 75を備えること、内部流路 39に折れ曲がり部 41を形成すること、位置合わ せ凸部 55と位置合わせ凹部 25との嵌め合わせによりエッジ凸部 27およびエッジ凹 部 57のシール性を向上すること、外周凸部 59と外周凹部 29とを嵌め合わせることに より、ダンバ 1の高圧対応性を向上でき、例えば、 5MPaから 8MPaの高圧流体の圧 力脈動の除去を行うことができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなぐ本発明の趣 旨を逸脱しな 、範囲にぉ 、て種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、エア室 53内には所定圧力の空気が密封 されているダンバに適用して説明した力 エア室 53内に空気が密封されているもの に限られることなぐエア室 53内にゲルを封入したり、スプリングなどの弾性体を配置 したりしたもの等、その他各種のダンバに適用することができるものである。

Claims

請求の範囲
[1] 流体が流入、流出する流体室と、
該流体室の少なくとも一面を構成するダイヤフラムと、
該ダイヤフラムを介して前記流体室と液密に隣接する隔室と、を有し、 前記ダイヤフラムが、耐薬品性を有する第 1の膜と、耐圧性を有する第 2の膜と、か ら構成されて 、ることを特徴とするダンバ。
[2] 前記ダイヤフラムには、複数の前記第 1の膜が備えられていることを特徴とする請求 項 1記載のダンバ。
[3] 前記流体室における前記ダイヤフラムの変形方向長さが、前記ダイヤフラムの変形 距離よりも長いことを特徴とする請求項 1または 2に記載のダンバ。
[4] 前記流体室における前記ダイヤフラムと対向する対向面に、前記流体が流入、流 出する孔が設けられ、
前記対向面における前記孔の設けられた近傍領域に前記ダイヤフラムの変形を規 制する規制部が設けられて 、ることを特徴とする請求項 1から 3の 、ずれかに記載の ダンバ。
[5] 前記流体室に前記流体を流入させる流入路が設けられ、
該流入路には、折れ曲がり部が形成されていることを特徴とする請求項 1から 4のい ずれかに記載のダンバ。
[6] 前記ダイヤフラムを間に介して結合させることにより、その内部に前記流体室を構成 する第 1の筐体と、その内部に前記隔室を構成する第 2の筐体を有し、
前記第 1の筐体および前記第 2の筐体の結合面には、それぞれ前記流体室および 前記隔室の相対位置を定める位置合わせ凸部および位置合わせ凹部と、前記結合 面から前記流体の流出を防止するエッジ凸部およびエッジ凹部と、が前記流体室お よび前記隔室を囲うように設けられていることを特徴とする請求項 1から 5のいずれか に記載のダンバ。
[7] 前記第 1の筐体が耐薬品性を有する榭脂から形成されるとともに、前記第 2の筐体 が金属から形成され、
前記前記第 2の筐体の結合面における外周部には、前記第 1の筐体に向けて突出 する外周凸部が設けられ、前記第 1の筐体における前記外周凸部と対向する領域に は、前記凸部と嵌め合わされる外周凹部が設けられていることを特徴とする請求項 6 記載のダンバ。
[8] 前記第 1の膜が、榭脂からなることを特徴とする請求項 1から 7のいずれかに記載の ダンバ。
[9] 前記第 2の膜が、弾性材料力 なることを特徴とする請求項 1から 8のいずれかに記 載のダンパ。
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