(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２３２７９９号公報
【特許文献２】特開２００３−１５６４８１号公報
【特許文献３】特開２００３−４３０２２号公報
【特許文献４】特開２００８−２４１５４３号公報
【特許文献５】特開２００６−９０８０６号公報
【特許文献６】特開２００５−２４１４５６号公報
【特許文献７】特許第５０７９５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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／ｃｍ２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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【発明の効果】
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明実施例斜視図及び構成部品図
【図２】金属板の平面図
【図３】本発明実施例斜視図
【図４】本発明実施例斜視図
【図５】金属板の平面図
【図６】金属板の一部分拡大平面図
【図７】金属板の一部分拡大平面図
【図８】金属板の一部分拡大平面図
【図９】本発明実施例斜視図
【図１０】金属板の概念部分斜視図
【図１１】金属積層体を構成する金属板の平面図
【図１２】本発明実施例斜視図及び構成部品図
【図１３】金属積層体を構成する金属板の平面図
【図１４】本発明実施例斜視図及び構成部品図
【図１５】本発明金属積層体流速に対する圧力変動プロット
【図１６】金属積層体を保持したカラムホルダー斜視図
【図１７】本発明金属部品側面図
【図１８】金属部品部分拡大図
【図１９】金属部品部分拡大図
【図２０】金属積層体を保持したカラムホルダー斜視図
【図２１】本発明実施例によるクロマトグラム
【図２２】本発明実施例によるクロマトグラム
【図２３】本発明金属部品側面図
【図２４】本発明金属部品斜視図
【図２５】本発明実施例によるクロマトグラム
【図２６】比較例によるクロマトグラム
【図２７】本発明実施例によるクロマトグラム
【図２８】ホルダーの一例を示す図
【図２９】ホルダーの一例を示す図
【図３０】本発明実施例によるクロマトグラム
【図３１】比較例によるクロマトグラム
【図３２】本発明実施例によるクロマトグラム
【図３３】本発明実施例によるクロマトグラム
【図３４】比較例によるクロマトグラム
【図３５】金属積層体を構成する金属板の平面図
【図３６】本発明実施例斜視図及び構成部品図
【図３７】本発明実施例によるクロマトグラム
【図３８】金属積層体を構成する金属板の平面図
【図３９】本発明実施例斜視図及び構成部品図
【図４０】本発明実施例によるクロマトグラム
【図４１】従来技術の金属板及びその積層概念部分斜視図
【発明を実施するための形態】
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。  
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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）。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【実施例１】
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【実施例２】
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【実施例３】
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【実施例４】
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【実施例５】
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【実施例６】
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【実施例７】
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【実施例８】
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【実施例９】
【０１３７】
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。
【０１３８】
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ＳｉＯ２層を形成する試薬ならば使用することが出来る。
【０１３９】
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ＳｉＯ２層に転化し、金属部品Ａの外観色が変化した。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【実施例１０】
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【実施例１１】
【０１４７】
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。 
【０１４８】
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。 
【０１４９】
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。 
【０１５０】
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。 
【０１５１】
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。 
【実施例１２】
【０１５２】
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。 
【０１５３】
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。 
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
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。
【符号の説明】
【０１５５】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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