(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動補償機構を伴う流体パルス減衰器であって、
少なくとも第１の側および第２の側と、細長い流体チャネルとを備えている主要本体であって、前記主要本体は、前記流体チャネルの第１の端部における流体入力ポートと、前記流体チャネルの第２の端部における流体出力ポートとを有し、前記流体入力ポートおよび前記流体出力ポートは、加圧流体導管に接続するために適合され、前記流体チャネルは、第１の開口部と、第２の開口部とを有し、前記第１の開口部は、前記第２の開口部よりも前記流体入力ポートに近く、前記第２の開口部は、前記第１の開口部よりも前記流体出力ポートに近い、主要本体と、
前記流体チャネルの一部に隣接する膜であって、前記膜の第１の部分は、前記第１の開口部を覆っており、前記膜の第２の部分は、前記第２の開口部を覆っている、膜と、
少なくとも第１の側および第２の側を有する空気圧式カバーと
を備え、
前記空気圧式カバーの前記第１の側の少なくとも一部は、前記主要本体の少なくとも一部に取り付けられ、前記空気圧式カバーは、
前記流体チャネルにおける前記第１の開口部の少なくとも一部に隣接する減衰チャンバであって、前記空気圧式カバーは、前記減衰チャンバの一部を画定し、前記膜の前記第１の部分は、残りの部分を囲んでいる、減衰チャンバと、
前記流体チャネルにおける前記第２の開口部の少なくとも一部に隣接する可変制限要素（「ＶＲＥ」）チャンバであって、前記空気圧式カバーは、前記ＶＲＥチャンバの一部を画定し、前記膜の前記第２の部分は、残りの部分を囲んでいる、ＶＲＥチャンバと、
空気圧緩衝チャンバであって、前記空気圧緩衝チャンバは、第１のチャネルによって前記減衰チャンバに接続され、前記空気圧緩衝チャンバは、第２のチャネルによって前記ＶＲＥチャンバに接続され、前記空気圧緩衝チャンバは、前記空気圧緩衝チャンバを外部ガス源に接続する空気入力ポートを有し、前記空気入力ポートは、前記外部ガス源としての加圧空気源に接続するために適合されている、空気圧緩衝チャンバと、
チャネルによって前記ＶＲＥチャンバに接続され、外部ガスに対して開いている空気出力ポートと
を備え、
圧力下の流体が前記細長い流体チャネルを通って流動すると、前記膜の前記第１の部分は、前記減衰チャンバ内へ最初に拡張するように適合され、前記膜の前記第２の部分は、前記ＶＲＥチャンバ内へ拡張するように適合され、前記膜は、前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルのうちの少なくとも１つを部分的または完全に遮断し、これにより、加圧空気源が前記空気入力ポートに接続されているときに前記空気圧緩衝チャンバ内の圧力を増加させ、前記膜の前記第１の部分を前記減衰チャンバにおける平衡位置に押し戻し、前記膜の前記第２の部分を前記ＶＲＥチャンバにおける平衡位置に押し戻す、流体パルス減衰器。
【請求項２】
前記減衰チャンバ内の膜止め具をさらに備えている、請求項１に記載の流体パルス減衰器。
【請求項３】
第１の端部と、第２の端部とを有する制限要素をさらに備え、前記制限要素は、空気の流動を制限し、前記第１の端部において加圧空気源に接続され、前記第２の端部において前記空気入力ポートに接続されている、請求項１に記載の流体パルス減衰器。
【請求項４】
空気出力制限要素をさらに備え、前記空気出力制限要素は、前記空気出力制限要素を通した空気の流動を制限するように適合され、前記空気出力ポートへの接続のために適合されている、請求項１に記載の流体パルス減衰器。
【請求項５】
空気出力制限要素をさらに備え、前記空気出力制限要素は、前記空気出力制限要素を通した空気の流動を制限するように適合され、前記空気出力ポートへの接続のために適合されている、請求項３に記載の流体パルス減衰器。
【請求項６】
前記空気圧式カバーの表面上の突出内側リングであって、前記突出内側リングは、前記膜の一部に隣接して位置し、前記突出内側リングは、前記流体入力ポートに最も近い前記減衰チャンバにおける点から、前記流体出力ポートに最も近い前記ＶＲＥチャンバにおける点まで延びている直径を有し、前記突出内側リングは、前記減衰チャンバおよび前記ＶＲＥチャンバを包囲している、突出内側リングと、
前記主要本体の表面上の突出中間リングであって、前記突出中間リングは、前記膜に隣接して位置し、前記中間リングは、直径が前記内側リングよりも大きく、前記中間リングは、前記内側リングと同心である、中間リングと、
直径が前記中間リングよりも大きく、前記中間リングと同心である外側リングと
をさらに備え、
前記膜の直径は、前記外側リングの直径よりも大きく、前記外側リングおよび前記内側リングは、前記中間リングの周囲で前記膜を押し、前記膜は、前記減衰チャンバおよび前記ＶＲＥチャンバにわたってシールを形成する、請求項１に記載の流体パルス減衰器。
【請求項７】
前記主要本体および前記空気圧式カバーは、ステンレス鋼、アルミニウム、ポリエーテルエーテルケトン、アクリル、セラミック、環状オレフィンポリマーもしくはコポリマー、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、またはポリエーテルイミド（ウルテム）から成る群から選択される材料を備えている、請求項１に記載の流体パルス減衰器。
【請求項８】
前記膜は、天然ゴム、シリコーン、熱可塑性エラストマ、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、フルオレラストマ（ビトン等のＦＫＭ）、パーフルオロエラストマ（カルレッツ等のＦＦＫＭ）、テフロン（登録商標）のようなフルオロポリマ、およびＰｈａｒＭｅｄから成る群から選択される材料を備えている可撓性材料を備えている、請求項１に記載の流体パルス減衰器。
【請求項９】
前記膜は、ショアＡ１０〜ショアＡ９５のデュロメータ測定値を有する、請求項８に記載の流体パルス減衰器。
【請求項１０】
前記主要本体、前記空気圧式カバー、および前記膜の各々は、少なくとも１００ポンド／平方インチまでの流体圧力に耐えるように適合されている、請求項１に記載の流体パルス減衰器。
【請求項１１】
前記減衰器チャンバは、半球形状を備えている、請求項１に記載の流体パルス減衰器。
【請求項１２】
前記減衰器チャンバは、眼形状を備えている、請求項１に記載の流体パルス減衰器。
【請求項１３】
前記流体入力ポートは、蠕動ポンプに直接的または間接的に接続されるように適合されている、請求項１に記載の流体パルス減衰器。
【請求項１４】
前記流体入力ポートは、ピストンポンプに直接的または間接的に接続されるように適合されている、請求項１に記載の流体パルス減衰器。
【請求項１５】
前記主要本体は、０〜１０００マイクロリットル／分の流量を有する流体を受け取るように適合されている、請求項１に記載の流体パルス減衰器。
【請求項１６】
前記流体パルス減衰器は、０〜５０マイクロリットルのパルスサイズを補償するように適合されている、請求項１５に記載の流体パルス減衰器。
【請求項１７】
前記空気入力ポートおよび前記空気出力ポートは、周囲流体に対して開いている、請求項１に記載の流体パルス減衰器。
【請求項１８】
前記空気入力ポートは、大気圧を超える加圧ガスの源への接続のために適合されている、請求項１に記載の流体パルス減衰器。
【請求項１９】
パルス減衰器であって、前記パルス減衰器は、
本体であって、前記本体は、前記本体を通って延びている細長いチャネルを有し、前記本体は、前記チャネルの第１の端部における第１の入力ポートと、前記チャネルの第２の端部における第２の出力ポートとを有し、前記第１の入力ポートは、流体の源に接続するために適合され、前記チャネルは、減衰チャンバへの第１の開口部を有し、前記チャネルは、第２のチャンバへの第２の開口部を有し、前記本体は、緩衝チャンバを有し、前記緩衝チャンバは、前記減衰チャンバおよび前記第２のチャンバと流体連通し、前記緩衝チャンバは、流体源への接続のために適合された第２の入力ポートと流体連通し、前記第２のチャンバと流体連通する第２の出力ポートを有する、本体と、
前記流体チャネルの一部に隣接する少なくとも１つの弾性膜要素であって、前記少なくとも１つの弾性膜要素は、前記第１の開口部を覆っている第１の部分と、前記第２の開口部を覆っている第２の部分とを有する、少なくとも１つの弾性膜要素と
を備え、
圧力下の流体が前記細長い流体チャネルを通って流動すると、前記膜要素の前記第１の部分は、前記減衰チャンバ内へ最初に拡張するように適合され、前記膜要素の前記第２の部分は、前記第２のチャンバ内へ拡張するように適合され、前記膜要素は、前記緩衝チャンバと前記減衰チャンバおよび前記第２のチャンバとの間の流体連通を部分的または完全に遮断し、これにより、加圧流体源が前記第２の入力ポートに接続されているときに前記緩衝チャンバ内の圧力を増加させ、前記膜の前記第１の部分を前記減衰チャンバにおける平衡位置に押し戻し、前記膜の前記第２の部分を前記第２のチャンバにおける平衡位置に押し戻す、パルス減衰器。
【請求項２０】
前記減衰チャンバ内の膜止め具をさらに備えている、請求項１９に記載のパルス減衰器。
【請求項２１】
前記膜は、天然ゴム、シリコーン、熱可塑性エラストマ、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、フルオレラストマ、パーフルオロエラストマ、フルオロポリマ、およびＰｈａｒＭｅｄから成る群から選択される材料を備えている、請求項１９に記載のパルス減衰器。
【請求項２２】
前記膜は、ショアＡ１０〜ショアＡ９５のデュロメータ測定値を有する、請求項２１に記載のパルス減衰器。
【請求項２３】
前記本体および前記膜の各々は、少なくとも１００ポンド／平方インチまでの流体圧力に耐えるように適合されている、請求項１９に記載のパルス減衰器。
【請求項２４】
前記本体は、０〜１０００マイクロリットル／分の流量を有する流体を受け取るように適合されている、請求項１９に記載のパルス減衰器。
【請求項２５】
前記流体パルス減衰器は、０〜５０マイクロリットルのパルスサイズを補償するように適合されている、請求項２４に記載のパルス減衰器。
【請求項２６】
前記第２の入力ポートおよび前記第２の出力ポートのうちの少なくとも１つに接続される制限要素をさらに備えている、請求項１９に記載のパルス減衰器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
該当なし。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、概して、パルス減衰器に関し、より具体的には、流体圧力の変化を自動的に補償し得る流体パルス減衰器およびそれを使用するシステム、および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
流体が導管を通して圧送されると、圧力変動およびパルスが起き得ることが公知である。これらの圧力変動および結果として生じる機械的振動は、流体の一定の流動を阻害し、パイプおよび接続に損傷および摩耗を引き起こし得る。さらに、そのような圧力変動は、その適切な機能のための平滑な定常流動に依存し得る下流用途を阻害または破壊し得る。これらの問題に対処するために、パルス減衰器が、流体が加圧システムを通して圧送されるとき、流体における脈動および振動を低減または排除するために開発された。従来のパルス減衰器は、典型的には、加圧流体が流動するパイプまたは他の導管に接続されるチャンバもしくは通路と、パルスを吸収および「減衰」させるための内部機構とを備えている。従来のパルス減衰器は、多くの場合、加圧流体の圧力変化に応答して拡張および収縮する内部弾性膜を使用し、それによって、流体が減衰器を通り膜を通り過ぎるとき、パルスを吸収する。
【０００４】
弾性膜を使用する従来の減衰器の１つの主要な不利点は、多くの場合、減衰器の圧力耐性が、低内部容積のために犠牲にされなくてはならないことであり、逆もまた同様である。そのような従来の減衰器が高圧（例えば、１００ｐｓｉまたはそれを上回る圧力）に耐えるために、弾性膜は、典型的には、それが圧力下で断裂または破裂することを防止するために、比較的に厚くなければならない。しかしながら、厚い膜は、脈動に比較的に敏感でなく、したがって、厚い膜は、効果的な減衰器であるために、広い表面積を有していなければならない。より広い膜表面積は、残念ながら、より大きい内部容積を意味する。逆に、薄い膜は、圧力変動に非常に敏感であり、したがって、小さく保たれ、良好な減衰結果を維持しながらより小さい内部容積をもたらし得る。しかしながら、従来の薄い膜は、多くの場合、高圧において断裂し、それは、より薄い膜を伴う従来の減衰器が高圧流体システムに耐えることができないことを意味する。
【０００５】
これらの問題に対処するために、流体圧力を補償する方法が、開発された。１つのそのような方法は、減衰器を通って移動する加圧流体によって及ぼされる圧力を中和および補償しようとするために、空気および空気圧を使用することである。弾性膜を使用しない従来のパルス減衰器またはサージサプレッサは、空気チャンバを組み込んでおり、したがって、導管を通して圧送される流体は、流体圧力が増加すると、空気を空気チャンバ内に圧縮し、チャンバの容積のより大きい割合を占有することを可能にされる。流体圧力が減少すると、チャンバ内の空気は、拡張し、流体の一部をチャンバから導管システムに戻す。
【０００６】
しかしながら、流体チャネルと連通する１つ以上の空気チャンバを使用する上記のアプローチに伴う問題は、空気の一部が圧送されている流体中に溶解する可能性が高く、それによって、チャンバ内の空気の体積を低減させ、潜在的に、圧送されている流体の組成に影響を及ぼすであろうことである。この問題を排除する代替アプローチは、流体圧力を補償するために使用される空気チャンバから、導管システムを通して圧送される流体を分離する減衰膜を使用することである。そのようなシステムでは、流体は、膜に対して圧力を及ぼし、膜を空気圧チャンバに向かって拡張させ、チャンバ内の空気は、膜を押し戻し、その圧力および膜変位を補償する。この方法を使用する従来のパルス減衰器は、定量の空気を伴う閉鎖空気チャンバを使用し得る。しかしながら、空気チャンバ内の空気の量を増加または減少させる能力がないと、空気の圧力および体積は、独立して制御されることができない。流体圧力が膜の一方の側で増加すると、膜の他方の側の空気チャンバ内の空気は、圧縮される。空気によって占有される容積が低減させられる一方、空気圧は、上昇する。それは、流体によって充填されなければならない内部容積の対応する増加をもたらす。さらにより問題となるのは、空気体積が圧縮されるにつれて、パルス減衰器は、任意の所与の量だけ残りの空気を圧縮するためにますます多くの流体圧力を利用するので、パルスを吸収することにおいてますます効果的ではなくなるという事実である。
【０００７】
フィードバック機構が、そのような減衰器との使用のために開発され、空気が、流体圧力の変化に応答して、動的に空気チャンバに追加されるか、またはそれから除去されることを可能にする。そのようなフィードバック機構は、空気チャンバ内の圧力が調節されることを可能にする一方、チャンバ内にほぼ一定の体積の空気を維持する。しかしながら、従来のフィードバック機構は、いくつかの限界を有する。すなわち、それらは、複雑であり、精巧な機械的または電気機械的手段を使用する傾向があり、製造および保守することを困難かつ高価にする。
【０００８】
例えば、「Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｈｙｄｒｏｐｎｅｕｍａｔｉｃ  Ｐｕｌｓａｔｉｏｎ  Ｄａｍｐｅｎｅｒ」と題され、１９９８年８月２５日にＢｅｃｋｅ、他に発行された米国特許第５，７９７，４３０号（特許文献１）は、加圧流体によって減衰膜の変位を補償するために、空気またはガスチャンバを使用する。しかしながら、Ｂｅｃｋｅ、他の第‘４３０号特許に開示される油空圧脈動減衰器は、ガスチャンバ内の空気圧を調整するために、加圧流体自体を使用する。システムは、油圧システムをガスチャンバと結合し、したがって、加圧流体の一部は、ガスチャンバに向かわせられ、ガスを封入する膜に対して圧力を及ぼす。ガス膜が流体によって圧縮されると、それは、空気を減衰膜に対して押す。スロットルシステムが、油圧システムにおける圧力の変化に応じて、流体がどの程度ガスチャンバに向かわせられるかを調整する。したがって、より高い流体圧力およびガスチャンバに向かう減衰膜のより大きい関連付けられる変位は、ガスチャンバ膜の周囲により多い量の流体をもたらし、それは、ひいては、より多くの空気圧が、減衰膜に流体の圧力に対して及ぼされるようにする。残念ながら、この機構における空気圧を調整するための油圧流体自体の使用は、大量の流体がガスチャンバに油圧システムから向かわせられるので、莫大な内部容積を生成する。
【０００９】
「Ｓｕｒｇｅ  Ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ  ｆｏｒ  Ｆｌｕｉｄ  Ｌｉｎｅｓ」と題され、１９７３年６月２６日にＲｕｐｐに発行された米国特許第３，７４１，６９２号（特許文献２）は、自動補償のために空気チャンバを使用し、入口／出口弁システムを組み込み、空気チャンバ内の空気の体積を維持しながら、流体圧力の変化に応答して、空気チャンバ内の空気圧を調節する、サージサプレッサを開示している。システムは、適切な時間に異なる弁を開放するために軸方向ロッドおよびプランジャを使用し、非常に大きい空気チャンバを有する。
【００１０】
同様に、「Ｐｕｌｓａｔｉｏｎ  Ｄａｍｐｅｎｅｒ」と題され、１９８５年１２月３日にＣａｓｉｌｌｉに発行された米国特許第４，５５６，０８７号（特許文献３）は、大きい空気チャンバと、軸方向ロッド接続と、オン／オフ弁とを含む、チャンバ内の空気の圧力および体積を独立して調整するための複雑な機械的システムを伴う。これらのタイプのシステムは、極めて大きい流体体積および圧力を適応させることが意図されるが、比較的に少量の流体を用いて効果的に機能することが意図される減衰器に対して理想的ではない。それらはまた、機械的に複雑であり、製造することが高価である。
【００１１】
パルス減衰器の別の実施例は、「Ｐｕｌｓｅ  Ｄａｍｐｅｎｅｒ」と題され、１９８６年１２月１６日にＫｅｒｃｈｅｒに発行された米国特許第４，６２９，５６２号（特許文献４）に開示されるものである。Ｋｅｒｃｈｅｒ特許は、パルス減衰器が液体クロマトグラフィシステムにおいて使用され得ることを説明し、化学的に不活性のダイヤフラムと、それらの各々が異なる圧縮特性を有する２つの部分を有するユニット化プラグとの使用を教示している。しかしながら、いかなる圧力フィードバックまたは補償も、パルスを減衰させるために提供されない。
【００１２】
パルス減衰器のまた別の実施例は、「Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  Ｐｕｌｓｅ  Ｄａｍｐｅｎｅｒ  Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ  Ｔｗｏ  Ｓｔｉｆｆ  Ｄｉａｐｈｒａｇｍｓ  ａｎｄ  Ｎｅｓｔｉｎｇ  Ｍｅｍｂｅｒｓ」と題され、１９８５年１１月１２日にＧｒａｈａｍに発行された米国特許第４，５５２，１８２号（特許文献５）に示されるものである。Ｇｒａｈａｍ特許は、各々がパルス減衰器筐体に形成される陥凹に対向して位置付けられる、２つのダイヤフラムの使用を開示している。２つのダイヤフラムは、各々が異なる圧力範囲下で撓曲するであろうように設計される。しかしながら、いかなる圧力フィードバックまたは補償も、パルスを減衰させるために提供されない。
【００１３】
前述の米国特許第５，７９７，４３０号、第３，７４１，６９２号、第４，５５６，０８７号、第４，６２９，５６２号、および第４，５５２，１８２号は、本明細書に完全に記載される場合と同様に参照することによって本明細書に組み込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５，７９７，４３０号明細書
【特許文献２】米国特許第３，７４１，６９２号明細書
【特許文献３】米国特許第４，５５６，０８７号明細書
【特許文献４】米国特許第４，６２９，５６２号明細書
【特許文献５】米国特許第４，５５２，１８２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本開示は、パルス減衰器を通って移動する流体の圧力変動を補償するために、空気圧を使用する膜ベースパルス減衰器およびそれを使用するための方法を提供する。概して、本明細書に開示されるような実施形態における減衰器は、単純かつ安価なフィードバック機構を使用し、流体圧力の変化に応答して、チャンバ内のガス（空気等）の量を増加または減少させる。チャンバ内のガスの量を動的に変更することによって、圧力は、一定またはほぼ一定のチャンバ容積を維持しながら、流体圧力変動を補償するように変更されることができる。本開示の特徴は、これを広い範囲の圧力にわたる加圧流体システムのための効果的なパルス減衰器にし、したがって、多種多様な用途において有用にする。加えて、本開示は、小さい占有面積と、非常に小さい内部容積とを有するシステムを提供し、サイズおよび内部容積の量の両方が最小化されなくてはならないシステムにおいてこれが使用されることを可能にする。本開示は、流体が流動する主要本体と、主要本体に取り付けられ、空気圧補償機構を提供する空気圧式カバーとを有するパルス減衰器を提供する。従来の膜ベース減衰器のように、この減衰器の主要本体は、流体入力ポートに接続されるポンプ等のシステムの他の構成要素に取り付けられ、固定され得る流体入力ポートおよび流体出力ポートと、流体が減衰器を通過し得るように入力ポートを出力ポートに接続する、減衰器を通した中心チャネルとを備え得る。複数の間隙または開口部が、チャネル内に存在し得、それは、少なくとも１つの弾性膜によって覆われる。膜は、所望の材料から作製され、所望の厚さを有することができる。膜は、例えば、天然ゴム、シリコーンゴム、またはＳａｎｔｏｐｒｅｎｅから成り得る。より苛酷な化学環境（流体が腐食性化学物質であるもの等）では、ＥＰＤＭ、ビトン、カルレッツ、およびＰｈａｒｍｅｄが、適切な材料であり得る。膜は、減衰器を通して流動する流体におけるパルスを吸収および減衰するように機能する。膜の他方の側で、膜を減衰器の主要本体を用いて狭むことは、空気圧式カバーであり得る。
【００１６】
空気圧式カバーは、空気圧補償特徴を提供するために使用されることができる。一実施形態では、膜に隣接する空気圧式カバーによって画定される２つの開放端チャンバが存在し、膜は、パルス減衰器全体が組み立てられるとき、２つのチャンバを被覆または囲む。これらのチャンバは、流体チャネル内の間隙または開口部が位置する膜上の同一の位置に位置することができる。言い換えると、膜は、同一の場所における流体チャネルまたはチャンバの中にさらされ、撓まされることができる。主要本体の入力ポートに最も近い囲まれたチャンバは、減衰チャンバとしての役割を果たすことができる。
【００１７】
いくつかの実施形態における減衰チャンバは、その中に膜止め具を含み得る。そのような実施形態では、加圧流体が流体入力ポート中に流入し、減衰チャンバの外側を通り過ぎるとき、膜は、減衰チャンバ中に拡張し、流体パルスを減衰させる。膜止め具は、膜がある点を過ぎて拡張することを防止することができる。そのような実施形態では、膜止め具は、その中に少なくとも１つの小孔を有し得、複数の小孔を有することができ、空気が妨げられずにそれを通過することを可能にする。
【００１８】
ある実施形態では、別のチャンバが、流体チャネルの他方の側にあり、減衰チャンバと流体出力ポートとの間に位置し、それは、空気圧緩衝チャンバと称されることができる。そのような実施形態では、その緩衝チャンバは、小さいチャネルを介して減衰チャンバと流体連通する。ある実施形態では、空気圧緩衝チャンバは、減衰チャンバから反対側に空気入力ポートを有し、それは、空気圧緩衝チャンバを大気に対して開放し、さらす。加圧空気源が、空気入力ポートにおいて空気圧式カバーに接続され得、それは、流体圧力を補償するために使用される空気圧の源を提供することができる。
【００１９】
この特定の実施形態では、膜に隣接する空気圧式カバー内の他のチャンバは、可変制限要素（「ＶＲＥ」）チャンバである。このＶＲＥチャンバは、主要本体における流体出力ポートと減衰チャンバとの間に位置し、それは、空気圧式カバー内の２つのチャネル、すなわち、これを空気圧緩衝チャンバに接続するチャネルおよびそれを空気圧式カバー内の空気出力ポートに接続するチャネルに接続される。この特定の実施形態では、空気出力ポートは、空気圧式カバーの表面において大気に対して開放する。
【００２０】
一実施形態では、加圧流体が減衰器の主要本体を通過すると、それは、最初に、減衰チャンバの上方の膜の部分を押し、膜を減衰チャンバ中に膜止め具に向かって撓ませ、または拡張させる。流体がＶＲＥチャンバの上方に位置する膜の部分を通り過ぎるにつれて、それは、膜のその部分をＶＲＥチャンバ中に撓ませ、または拡張させる。ＶＲＥチャンバ中に拡張する膜の部分は、最終的に、いくつかの変数に応じて、ＶＲＥチャンバを空気圧緩衝チャンバおよび空気出力ポートに接続する２つのチャネルまたは通路を遮断するように十分に遠方に拡張し得る。完全または部分的にこの遮断が起こると、空気入力ポートを通して空気圧緩衝チャンバ中に圧送されている加圧空気は、それがもはやチャネルを通ってＶＲＥチャンバに通り、そして、空気出力ポートを介して減衰器から退出することができないので、空気圧緩衝チャンバ内に蓄積し始める。この増加する空気圧は、減衰チャンバ中に撓まされる膜を押し戻し、これを流体圧力の変位の対向する方向に押し、または撓み、膜をその平衡または中立位置に向かって、膜止め具から離れるように押し戻す。空気圧の増加はまた、ＶＲＥチャンバを空気圧緩衝チャンバに接続するチャネルを完全または部分的に塞いでいる膜に対する圧力の増加を引き起こし、ＶＲＥチャンバ中に撓まされる膜が、その平衡位置に向かって同様に押され、または撓まされるようにする。本質的に、流体が流体チャネルを通過するにつれて、より多くの流体圧力が減衰器の主要本体内に蓄積するほど、ＶＲＥチャンバを覆う膜は、より多くのＶＲＥチャンバの内外への空気流を塞ぎ、空気圧緩衝チャンバ内の補償空気圧は、より高くなる。
【００２１】
ある実施形態では、本開示の特徴は、所望の結果を達成し、減衰器の有効性を最適化するために、修正されるか、または特徴を追加されることができる。例えば、一特定の実施形態では、２つの別個の膜、すなわち、減衰チャンバの上方のものと、ＶＲＥチャンバの上方の別個のものとが、使用されることができる。このアプローチは、各膜が最適化され、異なるまたは固有の目的を達成することを可能にする。例えば、異なる材料が、２つの膜のために使用されることができる、または１つの膜が、より薄い一方、他方が、より厚く、流体圧力の小さい変化により耐性があり得る。同様に、パルス減衰器の主要本体および空気圧式カバーは、所望される場合、異なる材料から作製されることができる。加えて、主要本体および空気圧式カバーが作製される材料は、パルス減衰器の意図される用途に基づいて選択されることができる。例えば、流体中に酸性または腐食性化学物質を使用する高圧用途における使用が意図されるパルス減衰器に対して、ステンレス鋼本体およびカバーが、所望され得る一方、アクリル等のより安価な材料も、他の用途において使用され得る。別の実施形態では、パルス減衰器は、互いに取り付けられる本体および空気圧式カバーを有する代わりに、単一の一体型本体部品から成り得る。
【００２２】
いくつかの代替実施形態では、膜または複数の膜は、減衰器の主要本体と空気圧式カバーとの間に挟まれることができる。しかしながら、この挟むことは、膜のしわをもたらすか、またはその有効性を低下させる膜の他の変形を引き起こし得る。したがって、他の代替実施形態では、膜は、同心リングを介して延伸され、それらに減衰およびＶＲＥチャンバにわたってシールを形成させ得る。これは、一連の３つの同心リングを有することによって達成されることができ、膜は、中間リングの上に配置され、外側および内側リングによってそのリングの両側に対して押される。外側リングは、膜を中間リングの上で定位置に保持し、減衰またはＶＲＥチャンバにわたる膜に対する内側リングの押し下げは、それがそのチャンバの上でシールを形成するようにする。リングは、主要本体および空気圧式カバー自体に統合されるか、または完全に組み立てられた減衰器の別個の部品として含まれることができる。
【００２３】
ある実施形態では、制限要素が、空気入力ポートおよび／または空気出力ポートに提供され、取り付けられ、空気流を最適化し、チャンバ内の空気圧を制御することができる。空気入力ポートに１つ以上の制限要素を追加することは、空気の入力流量を制限し、それによって、ＶＲＥチャンバが塞ぎ始めるとき、圧力が過度に急速に空気圧緩衝チャンバ内に蓄積することを防止することができる。空気出力ポートに取り付けられる１つ以上の制限要素を提供することは、入力空気流および出力空気流の両方を制限することができ、液体チャネル内の圧力が過度に急速に減少する場合に起き得る空気圧緩衝チャンバの突然の減圧を防止するために役立つことができる。しかしながら、空気出力ポートへの１つ以上の制限要素の追加は、空気圧緩衝チャンバ内のゼロ液体流圧を上昇させ得る。それは、ひいては、減衰チャンバ内の膜を流体チャネルに向かって押し、システムをあまり効果的ではないものにし得る。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
自動補償機構を伴う流体パルス減衰器であって、
細長い流体チャネルを備えている主要本体であって、前記主要本体は、前記流体チャネルの第１の端部における流体入力ポートと、前記流体チャネルの第２の端部における流体出力ポートとを有し、前記流体入力ポートおよび前記流体出力ポートは、加圧流体導管に接続するために適合され、前記流体チャネルは、第１の開口部と、第２の開口部とを有し、前記第１の開口部は、前記第２の開口部よりも前記流体入力ポートに近く、前記第２の開口部は、前記第１の開口部よりも前記流体出力ポートに近い、主要本体と、
前記流体チャネルの一部に隣接する膜であって、前記膜は、前記第１および第２の開口部を覆っている、膜と、
空気圧式カバーと
を備え、
前記空気圧式カバーは、
前記流体チャネルにおける第１の開口部の少なくとも一部に隣接する減衰チャンバであって、前記空気圧式カバーは、前記減衰チャンバの一部を画定し、前記膜は、残りの部分を囲んでいる、減衰チャンバと、
前記流体チャネルにおける前記第２の開口部の少なくとも一部に隣接する可変制限要素（「ＶＲＥ」）チャンバであって、前記空気圧式カバーは、前記ＶＲＥチャンバの一部を画定し、前記膜は、残りの部分を囲んでいる、ＶＲＥチャンバと、
空気圧緩衝チャンバであって、前記空気圧緩衝チャンバは、第１のチャネルによって前記減衰チャンバに接続され、前記空気圧緩衝チャンバは、第２のチャネルによって前記ＶＲＥチャンバに接続され、前記空気圧緩衝チャンバは、前記空気圧緩衝チャンバを外部ガス源に接続する空気入力ポートを有し、前記空気入力ポートは、外部ガス源としての加圧空気源に接続するために適合されている、空気圧緩衝チャンバと、
チャネルによって前記ＶＲＥチャンバに接続され、外部ガスに対して開いている空気出力ポートと
を備えている、流体パルス減衰器。
（項目２）
前記減衰チャンバ内の膜止め具をさらに備えている、項目１に記載の流体パルス減衰器。
（項目３）
第１の端部と、第２の端部とを有する制限要素をさらに備え、前記制限要素は、空気の流動を制限し、前記第１の端部において加圧空気源に接続され、前記第２の端部において空気入力ポートに接続されている、項目１に記載の流体パルス減衰器。
（項目４）
空気出力制限要素をさらに備え、前記空気出力制限要素は、それを通した空気の流動を制限するように適合され、前記空気出力ポートへの接続のために適合されている、項目１に記載の流体パルス減衰器。
（項目５）
空気出力制限要素をさらに備え、前記空気出力制限要素は、それを通した空気の流動を制限するように適合され、前記空気出力ポートへの接続のために適合されている、項目３に記載の流体パルス減衰器。
（項目６）
前記空気圧式カバーの表面上の突出内側リングであって、前記突出内側リングは、前記膜の一部に隣接して位置し、前記突出内側リングは、前記流体入力ポートに最も近い前記減衰チャンバにおける点から、前記流体出力ポートに最も近い前記ＶＲＥチャンバにおける点まで延びている直径を有し、前記突出内側リングは、前記減衰チャンバおよび前記ＶＲＥチャンバを包囲している、突出内側リングと、
前記主要本体の表面上の突出中間リングであって、前記突出中間リングは、前記膜に隣接して位置し、前記中間リングは、直径が前記内側リングよりも大きく、前記中間リングは、前記内側リングと同心である、中間リングと、
直径が前記中間リングよりも大きく、前記中間リングと同心である外側リングと
をさらに備え、
前記膜の直径は、前記外側リングの直径よりも大きく、前記外側リングおよび前記内側リングは、前記中間リングの周囲で前記膜を押し、前記膜は、前記減衰チャンバおよび前記ＶＲＥチャンバにわたってシールを形成する、項目１に記載の流体パルス減衰器。
（項目７）
前記主要本体および前記空気圧式カバーは、ステンレス鋼、アルミニウム、ポリエーテルエーテルケトン、アクリル、セラミック、環状オレフィンポリマーもしくはコポリマー、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、またはポリエーテルイミド（ウルテム）から成る群から選択される材料を備えている、項目１に記載の流体パルス減衰器。
（項目８）
前記膜は、天然ゴム、シリコーン、熱可塑性エラストマ、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、フルオレラストマ（ビトン等のＦＫＭ）、パーフルオロエラストマ（カルレッツ等のＦＦＫＭ）、テフロン（登録商標）のようなフルオロポリマ、およびＰｈａｒＭｅｄから成る群から選択される材料を備えている可撓性材料を備えている、項目１に記載の流体パルス減衰器。
（項目９）
前記膜は、ショアＡ１０〜ショアＡ９５のデュロメータ測定値を有する、項目８に記載の流体パルス減衰器。
（項目１０）
前記主要本体、前記空気圧式カバー、および前記膜の各々は、少なくとも１００ポンド／平方インチまでの流体圧力に耐えるように適合されている、項目１に記載の流体パルス減衰器。
（項目１１）
前記減衰器チャンバは、半球形状を備えている、項目１に記載の流体パルス減衰器。
（項目１２）
前記減衰器チャンバは、眼形状を備えている、項目１に記載の流体パルス減衰器。
（項目１３）
前記流体入力ポートは、蠕動ポンプに直接的または間接的に接続されるように適合されている、項目１に記載の流体パルス減衰器。
（項目１４）
前記流体入力ポートは、ピストンポンプに直接的または間接的に接続されるように適合されている、項目１に記載の流体パルス減衰器。
（項目１５）
前記主要本体は、０〜１０００マイクロリットル／分の流量を有する流体を受け取るように適合されている、項目１に記載の流体パルス減衰器。
（項目１６）
前記流体パルス減衰器は、０〜５０マイクロリットルのパルスサイズを補償するように適合されている、項目１５に記載の流体パルス減衰器。
（項目１７）
前記空気入力ポートおよび前記空気出力ポートは、周囲流体に対して開いている、項目１に記載の流体パルス減衰器。
（項目１８）
前記空気入力ポートは、大気圧を超える加圧ガスの源への接続のために適合されている、項目１に記載の流体パルス減衰器。
（項目１９）
流体パルス減衰器であって、
細長い流体チャネルを備えている主要本体であって、前記主要本体は、流体チャネルの第１の端部における流体入力ポートと、前記流体チャネルの第２の端部における流体出力ポートとを有し、前記流体入力ポートおよび前記流体出力ポートは、加圧流体導管に接続するために適合され、前記流体チャネルは、複数の開口部を有し、前記複数の開口部のうちの少なくとも第１のものは、前記複数の開口部のうちの少なくとも第２のものよりも前記流体入力ポートに近く、前記複数の開口部のうちの前記少なくとも第２のものは、前記複数の開口部のうちの前記少なくとも第１のものよりも前記流体出力ポートに近い、主要本体と、
前記流体チャネルの一部に隣接する第１の膜であって、前記第１の膜は、前記複数の開口部のうちの前記少なくとも第１のものを覆っている、第１の膜と、
前記流体チャネルの一部に隣接する第２の膜であって、前記第２の膜は、前記複数の開口部のうちの前記少なくとも第２のものを覆っている、第２の膜と、
空気圧式カバーと
を備え、
前記空気圧式カバーは、
前記流体チャネルにおける前記複数の開口部のうちの前記少なくとも第１のものの少なくとも一部に隣接する減衰チャンバであって、前記空気圧式カバーは、前記減衰チャンバの一部を画定し、前記第１の膜は、残りの部分を囲んでいる、減衰チャンバと
前記流体チャネルにおける前記複数の開口部のうちの前記少なくとも第２のものの少なくとも一部に隣接する可変制限要素（「ＶＲＥ」）チャンバであって、前記空気圧式カバーは、前記ＶＲＥチャンバの一部を画定し、前記第２の膜は、残りの部分を囲んでいる、ＶＲＥチャンバと、
空気圧緩衝チャンバであって、前記空気圧緩衝チャンバは、第１のチャネルによって前記減衰チャンバに接続され、前記空気圧緩衝チャンバは、第２のチャネルによって前記ＶＲＥチャンバに接続され、前記空気圧緩衝チャンバは、前記空気圧緩衝チャンバを外部ガス源に接続する入力ポートを有し、前記入力ポートは、前記外部ガス源としての加圧ガス源に接続するために適合されている、空気圧緩衝チャンバと、
チャネルによって前記ＶＲＥチャンバに接続され、外部ガスに対して開いている出力ポートと
を備えている、流体パルス減衰器。
（項目２０）
前記第１の膜は、第１の材料を備え、前記第２の膜は、第２の材料を備えている、項目１９に記載の流体パルス減衰器。
（項目２１）
前記第１の膜は、第１のデュロメータ測定値を有する第１の材料を備え、前記第２の膜は、第２のデュロメータ測定値を有する第２の材料を備え、前記第１のデュロメータ測定値と前記第２のデュロメータ測定値とは、異なる、項目２０に記載の流体パルス減衰器。
（項目２２）
前記第１の膜は、第１の厚さを有し、前記第２の膜は、前記第１の厚さと異なる第２の厚さを有する、項目２０に記載の流体パルス減衰器。
（項目２３）
前記減衰チャンバ内の膜止め具をさらに備えている、項目１９に記載の流体パルス減衰器。
（項目２４）
第１の端部と、第２の端部とを有する空気入力制限要素をさらに備え、前記空気入力制限要素は、空気の流動を制限し、その第１の端部において加圧空気源に接続され、その第２の端部において前記空気入力ポートに接続されるように適合されている、項目２０に記載の流体パルス減衰器。
（項目２５）
前記空気圧式カバーの表面上の減衰内側リングであって、前記減衰内側リングは、前記膜に隣接し、前記減衰内側リングは、前記流体入力ポートに最も近い前記減衰チャンバにおける点から、前記流体入力ポートから最も遠い前記減衰チャンバにおける点まで延びている直径を有し、前記減衰内側リングは、前記減衰チャンバを包囲している、減衰内側リングと、
前記主要本体の表面上の減衰中間リングであって、前記減衰中間リングは、前記減衰膜に隣接し、前記減衰中間リングは、直径が前記減衰内側リングよりも大きく、前記減衰中間リングは、前記減衰内側リングと同心である、減衰中間リングと、
直径が前記減衰中間リングよりも大きく、前記減衰中間リングと同心である減衰外側リングと
をさらに備え、
前記減衰膜は、直径が前記減衰外側リングよりも大きく、前記減衰器内に統合されており、前記減衰外側リングおよび前記減衰内側リングは、前記減衰中間リングの周囲で前記減衰膜を押し下げ、前記減衰膜は、前記減衰チャンバにわたってシールを形成し、
前記空気圧式カバーの表面上のＶＲＥ内側リングであって、前記ＶＲＥ内側リングは、前記ＶＲＥ膜に隣接し、前記ＶＲＥ内側リングは、前記流体出力ポートに最も近い前記ＶＲＥチャンバにおける点から、前記流体出力ポートから最も遠い前記ＶＲＥチャンバにおける点まで延びている直径を有し、前記ＶＲＥ内側リングは、前記ＶＲＥチャンバを包囲している、ＶＲＥ内側リングと、
前記主要本体の表面上のＶＲＥ中間リングであって、前記ＶＲＥ中間リングは、前記ＶＲＥ膜に隣接し、前記ＶＲＥ中間リングは、直径が前記ＶＲＥ内側リングよりも大きく、前記ＶＲＥ中間リングは、前記ＶＲＥ内側リングと同心である、ＶＲＥ中間リングと、
直径が前記ＶＲＥ中間リングよりも大きく、前記ＶＲＥ中間リングと同心であるＶＲＥ外側リングと
をさらに備え、
前記ＶＲＥ膜は、直径が前記ＶＲＥ外側リングよりも大きく、前記減衰器内に統合されており、前記ＶＲＥ外側リングおよび前記ＶＲＥ内側リングは、前記ＶＲＥ中間リングの周囲で前記ＶＲＥ膜を押し下げ、前記ＶＲＥ膜は、前記ＶＲＥチャンバにわたってシールを形成する、項目１９に記載の流体パルス減衰器。
（項目２６）
パルス減衰器であって、前記パルス減衰器は、
本体であって、前記本体は、それを通って延びている細長いチャネルを有し、前記本体は、前記チャネルの第１の端部における第１の入力ポートと、前記チャネルの第２の端部における第２の出力ポートとを有し、前記第１の入力ポートは、流体の源に接続するために適合され、前記チャネルは、減衰チャンバへの第１の開口部を有し、前記チャネルは、第２のチャンバへの第２の開口部を有し、前記本体は、緩衝チャンバを有し、前記緩衝チャンバは、前記減衰チャンバおよび前記第２のチャンバと流体連通し、前記緩衝チャンバは、流体源への接続のために適合された第２の入力ポートと流体連通し、前記第２のチャンバと流体連通する第２の出力ポートを有する、本体と、
前記流体チャネルの一部に隣接する少なくとも１つの弾性膜要素であって、前記少なくとも１つの弾性膜要素は、前記第１および第２の開口部を覆っている、少なくとも１つの弾性膜要素と
を備えている、パルス減衰器。
（項目２７）
パルスを減衰させる方法であって、
本体を有するパルス減衰器を提供するステップであって、前記本体は、それを通って延びている細長いチャネルを有し、前記本体は、前記チャネルの第１の端部における第１の入口ポートと、前記チャネルの第２の端部における第２の出口ポートとを有し、前記第１の入口ポートは、流体の源に接続するために適合され、前記チャネルは、減衰チャンバへの第１の開口部を有し、前記チャネルは、第２のチャンバへの第２の開口部を有し、前記本体は、緩衝チャンバを有し、前記緩衝チャンバは、前記減衰チャンバおよび前記第２のチャンバと流体連通し、前記緩衝チャンバは、加圧ガスの源への接続のために適合された第２の入口ポートと流体連通し、前記第２のチャンバと流体連通する第２の出口ポートを有し、前記パルス減衰器は、前記流体チャネルの一部に隣接する少なくとも１つの弾性膜要素も有し、前記少なくとも１つの弾性膜要素は、前記第１および第２の開口部を覆っている、ステップと、
前記パルス減衰器の前記第１の入口ポートを流体源に接続するステップと、
前記パルス減衰器の前記第１の出口ポートを第１の管の第１の端部に接続するステップと、
第２の管の第１の端部を前記パルス減衰器の前記第２の入口ポートに接続するステップと、
圧力下の流体を前記第１の入口ポートに圧送するステップと、
前記第２の管を通して、加圧ガスを前記パルス減衰器の前記第２の入口ポートに提供し、それによって、前記流体における圧力変動に応答して、前記パルス減衰器の前記少なくとも１つの膜要素の移動によって、前記流体における圧力変動を減衰させるステップと
を含む、方法。
（項目２８）
前記加圧ガスは、０ｐｓｉ〜１００ｐｓｉの圧力を伴う加圧空気を備えている、項目２７に記載の方法。
（項目２９）
前記流体圧力は、０ｐｓｉ〜１００ｐｓｉの範囲内である、項目２７に記載の方法。
（項目３０）
前記流体は、液体である、項目２７に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本開示によるパルス減衰器の断面図である
【図２】図２は、本開示によるパルス減衰器の断面図である。
【図３】図３は、２つの別個の膜を備えている、本開示によるパルス減衰器の断面図である。
【図４】図４は、同心リングを備えている、本開示によるパルス減衰器の断面図である。
【図５】図５は、制限要素を備えている、本開示によるパルス減衰器の断面図である。
【図６】図６Ａ、６Ｂ、および６Ｃは、本開示による、パルス減衰器において使用され得るチャンバの代替形状の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本開示による、統合された空気圧補償機構を有する流体パルス減衰器２５の実施例が、図１に示される。減衰器２５は、２つの主要な構成要素、すなわち、主要本体１と、空気圧式カバー２とを備えている。主要本体１は、入力ポート５と、出力ポート１０と、流体チャネル６とを有する。減衰器２５が加圧導管システム（図示せず）に取り付けられると、流体は、入力ポート５において減衰器２５に進入し、流体チャネル６を通って流動し、最終的に、出口ポート１０において減衰器の主要本体から退出する。流体は、通常、液体であるが、液体および１つ以上のガスの混合物であることも、あるガスから成ることもできる。当業者は、流体が殆ど全てのタイプの液体またはガスであり得ることを理解するであろう。弾性減衰膜３が、主要本体１と空気圧式カバー２との間に位置する。空気圧式カバー２に隣接する第１の側で、弾性膜は、空気圧式カバー２によって画定される２つの開放空間またはチャンバ、すなわち、減衰チャンバ７および可変制限要素（「ＶＲＥ」）チャンバ９を囲んでいる。主要本体１に隣接する弾性膜の側は、流体チャネル６にさらされ、したがって、チャネル６を通過する流体は、減衰チャンバ７およびＶＲＥチャンバ９の直上の２つの場所において弾性膜３と接触する。したがって、膜３は、チャネル６内の流体を減衰チャンバ７およびＶＲＥチャンバ９から分離する。
【００２６】
図１に示されるように、減衰チャンバ７は、小さいチャネルを介して空気圧緩衝チャンバ１３に接続される。減衰チャンバ７は、このチャネルを介して緩衝チャンバ１３と流体連通する。膜止め具１１が、減衰チャンバ７内に位置する。空気圧緩衝チャンバ１３は、順に、空気入力ポート１２を有し、それは、加圧空気源に接続されることができる。空気が空気入力ポート１２を通して空気圧緩衝チャンバ１３に進入すると、それは、空気通路１４を通り、ＶＲＥチャンバ９中に入る。そして、空気は、ＶＲＥチャンバ９から、別の空気通路１５を通り、空気出力ポート１６を通り、減衰器２５から流出する。当業者は、本明細書における「空気」の言及が、パルス減衰器２５が局所大気（それは、空気であり得るか、またはいくつかの用途では、大気中のガスの混合物とは異なるガスの混合物であり得る）に開放されるか、または加圧空気が使用される状況を反映することを理解するであろう。しかしながら、「空気」が本明細書では便宜上使用されるが、当業者は、他のガスまたはガス組成物も使用され得、いくつかの用途では、液体が使用され得ることを理解するであろう。
【００２７】
図１に示されるような減衰器２５は、静止、中立、または平衡状態にあると言える。これは、膜３が、減衰チャンバ７もしくはＶＲＥチャンバ９のいずれの中にも押されていないから、または、その中にも、もしくはそれから離れるようにも撓んでいないから、または、それからも、もしくはそれから離れるようにも押され、もしくは撓まされていないからである。減衰器２５の主要本体１ならびに空気圧式カバー２は、例えば、プラスチック、金属、セラミック、およびそれらのタイプの材料の組み合わせを含むその他を含む、殆ど全ての硬質材料または複数の材料から作製されることができる。より低いコストの材料が、費用およびコストを抑えるために、特に、それらの材料が減衰器２５の所与の用途のために意図される化学環境と良好に機能するとき、有用である。水溶液に対して、例えば、アクリルが、本体１のための良好な材料であり得る。より苛酷な化学環境に対して、環状オレフィンポリマーおよびコポリマー、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ＰＥＥＫ、およびＰＴＦＥ等の高性能熱可塑性物質が、本体１のために使用され得る材料の例である。ある高圧用途に対して、セラミックおよびステンレス鋼等の材料または他の剛な材料が、本体１のために最も有用であり得る。一特定の実施形態では、主要本体１および空気圧式カバー２５は、追加の製造技法の使用によって製造されることができる。例えば、ステレオリソグラフィが、追加の製造技法であり、固体物体が、選択されたパターンにおいて互いの上面に１つ以上の材料の薄層を連続的に印刷することによって作製される。本体１およびカバー２は、一体型部品であり得るか、または（示されるように）互いに別個であり得ることを理解されたい。加えて、異なる材料が、所望される場合、本体１およびカバー２のために使用され得る。
【００２８】
図１のパルス減衰器２５は、図２において能動的（または撓まされた）状態で示される。（概して、図における同様の要素は、より便宜的な参照のために、本開示全体を通して同一の番号を保持する。）流体が減衰器２５の主要本体１に進入し、流体チャネル６を通過するにつれて、流体チャネル６内の圧力は、増加し、弾性膜３を減衰チャンバ７の中に膜止め具１１に向かって拡張させる。加圧流体は、次いで、ＶＲＥチャンバ９の上方に位置する膜３の部分を横切り、膜３のその部分をＶＲＥチャンバ９の中に拡張させる。膜３がＶＲＥチャンバ９中に拡張すると、膜３は、図２に示されるもの等の空気通路１４および１５を完全または部分的に遮断することによって、ＶＲＥチャンバ９の内外への空気流を部分的に塞ぐ。膜３による通路１４および１５の遮断の程度は、ＶＲＥチャンバ９のサイズおよび深さ、空気通路１４および１５の場所におけるＶＲＥチャンバ９の表面粗度、ならびに膜３の表面粗度および剛性を含む、いくつかの要因に依存し得る。ＶＲＥチャンバ９が塞がれると、空気圧は、空気圧緩衝チャンバ１３内で蓄積し、空気は、次いで、減衰チャンバ７に流入し、減衰チャンバ７内の膜３を押し戻す。そうすることで、空気圧は、減衰チャンバ７中に拡張した膜３をその平衡位置（図１に示される）に向かって、膜止め具１１から離れるように押し戻す。空気圧はまた、空気通路１４を通過した後、平衡空気流が確立されるまで、ＶＲＥチャンバ９内の膜３を押し戻す。流体チャネル６を通過する流体の圧力が大きいほど、ＶＲＥチャンバ９内の膜３は、流路１４および１５をより塞ぎ、空気緩衝チャンバ１３内の補償空気圧は、より高くなる。
【００２９】
一実施形態では、ＶＲＥチャンバ９の深さ（したがって、その容積）は、流体チャネル６内の最小流体圧力が空気通路１４および１５の閉塞を引き起こし、したがって、空気圧補償がより低い流体圧力において開始されるであろうように小さく保たれる。この実施形態または代替実施形態では、制限要素（図２に図示せず）が、空気入力ポート１２および／または空気出力ポート１６にも配置され、空気流を最適化することができる。入力ポート１２に制限要素を追加することは、空気の入力流量を制限し、膜３がＶＲＥチャンバ９の中に移動し、ＶＲＥチャンバ９が閉じ始めるとき、圧力が過度に急速に空気圧緩衝チャンバ１３内に蓄積することを防止する。出力ポート１６に制限要素を追加することは、入力空気流および出力空気流の両方を制限し、流体チャネル６内の圧力が過度に急速に減少する場合に起き得る空気圧緩衝チャンバ１３の突然の減圧を防止するために役立つことができる。
【００３０】
ある実施形態では、（図１および２に示されるような）単一膜３の代わりに、別個の減衰膜３ａおよびＶＲＥチャンバ膜３ｂが、使用されることができる。別個の膜を使用することは、その固有かつ異なる機能のために膜を適切にするように調整されることができる特性を有する各々の選択を可能にする。別個の膜３ａおよび３ｂを伴うパルス減衰器３０のそのような実施形態が、図３に示される。空気圧式カバー２は、２つの異なる膜、すなわち、減衰膜３ａおよびＶＲＥ膜３ｂが存在することを除いて、図１および２のものと同じであり得る。この実施形態では、例えば、減衰膜３ａは、それが小さい圧力パルスに応答し、良好な減衰力を有するように、非常に可撓性があるように製造され得る一方、ＶＲＥ膜３ｂは、それが流体チャネル６および空気緩衝チャンバ１３内の圧力の変化に迅速に応答するように、より剛であり得る。
【００３１】
有用な減衰膜の一実施例は、ショア３５Ａのデュロメータ測定値を伴う０．０２０インチ厚さのシリコーン膜である。しかしながら、圧力変化に対する迅速な反応が所望の状況等、より剛なＶＲＥ膜が望ましい場合、好適な膜は、ショア５０Ａのデュロメータ測定値を伴う０．０６２５インチ厚さのＳａｎｔｏｐｒｅｎｅ膜であり得る。当業者は、異なる用途等のために、他の材料および他のデュロメータ測定値が所望され得ることを理解するであろう。例えば、より苛酷な化学環境（例えば、チャネル６内の流体が腐食性化学物質、酸等から成る）では、ＥＰＤＭ、ビトン、カルレッツ、およびＰｈａｒｍｅｄが、シリコーンまたはＳａｎｔｏｐｒｅｎｅよりも膜３ａおよび３ｂのためにより好適な材料であり得る。
【００３２】
本発明のいくつかの実施形態は、主要本体１の平坦部分と空気圧式カバー２との間に挟まれた単一膜３または２つの別個の膜３ａおよび３ｂを有し得るが、他の実施形態は、膜が性能に影響を及ぼし得るしわまたは他の変形を展開することを防止するために、延伸膜を使用し得る。例えば、延伸膜は、ある実施形態では、同心リングの使用を通して達成されることができる。減衰およびＶＲＥ膜４３および１９をそれぞれ延伸するために同心リングを組み込むパルス減衰器３５が、図４に示される。図４に示されるように、パルス減衰器３５の主要本体１は、リング突起９１および９３の２つの対を有する。主要本体１に隣接する平坦面を有するのではなく、空気圧式カバー２も、減衰チャンバの一方の端部を包囲する隆起した減衰チャンバリング９５およびＶＲＥチャンバ９の一方の端部を包囲する隆起したＶＲＥチャンバリング９６の形態の突起９５および９６を有する。図４に示されるように、主要本体上のリング突起９１および９３は、それぞれ、減衰チャンバリング９５およびＶＲＥチャンバリング９６よりも直径が大きいが、それらと同心であり、主要本体１および空気圧式カバー２がパルス減衰器３５の組立において一緒に堅く嵌め合わされるとき、中間リング９１が減衰チャンバリング９５の周囲に嵌まり、中間リング９３がＶＲＥチャンバリング９６の周囲に嵌まるように適合される。減衰器３５の組立中、減衰膜４３およびＶＲＥ膜１９は、それぞれ、中間リング９１および９３を横断して置かれる。そして、それぞれ、中間リング９１および９３よりも直径がわずかに大きいが、それらと同心である２つの外側リング９０および９２が、それぞれ、膜４３および１９の上面に配置され、それによって、外側リング９０と中間リング９５との間の膜４３を捕捉し、外側リング９２と中間リング９３との間の膜１９を捕捉する。そして、空気圧式カバー２は、減衰チャンバリング９５が減衰膜４３を平坦に押し下げ、減衰チャンバ７の周囲にシールを形成し、ＶＲＥチャンバリング９６がＶＲＥ膜１９を平坦に押し下げ、ＶＲＥチャンバ９の周囲にシールを形成するように定位置に置かれる。一特定の実施形態では、図４に示され、上で説明されるように、同心リング対９１および９３は、主要本体１と一体であり、同心リング対９５および９６は、空気圧式カバー２と一体である。しかしながら、同心リング対９１、９５、９３、および９６は、単一膜実施形態においても使用され得る。そのような実施形態（図示せず）では、３つの同心リングの単一の組が、減衰チャンバおよびＶＲＥチャンバの両方を包囲するであろう。さらに、減衰器の主要本体および空気圧式カバーに統合されない別個の同心リングが、所望される場合、代替実施形態において使用される膜または複数の膜を延伸させるために使用されることができる。
【００３３】
依然として図４を参照すると、パルス減衰器３５は、経路６の一部として中位または中間通路８を含む。図４に示されるように、中間通路８は、空気圧式カバー２から離れ、主要本体１の外側に向かって延びている。当業者は、中間通路８の使用が、主要本体１のより容易な製造を可能にし得、さらに、チャンバ９とチャンバ７との間の流体に関するある体積を維持すること、流体を混合すること等のために、所望され得るように中間通路８の長さ、サイズ、および形状を適合することによって、それが有利に使用されることができることを理解するであろう。
【００３４】
ここで図５を参照すると、本開示による、パルス減衰器４５の別の実施形態の断面図が、提供される。図５の同様の特徴および構成要素は、他の例証において示されるものと同一の番号を有する。パルス減衰器４５は、パルス減衰器４５が、それぞれ、空気入力ポート１２および空気出力ポート１６に接続される制限要素６０および８０を有することを除いて、図１に示されるパルス減衰器２５と同様であり得る。（図５に示されないが、パルス減衰器４５はまた、そのように所望される場合、制限要素６０および８０のうちの１つのみを有し得る。）制限要素６０は、空気緩衝チャンバ１３中への空気の流動を制限する。それは、ＶＲＥチャンバ９が膜３の移動から塞ぎ始めるとき、圧力が過度に急速に蓄積することを防止するために役立つ。制限要素８０は、空気の流入および流出の両方を制限するために役立ち、流体チャネル６内の圧力が過度に急落する場合に起こり得る空気緩衝チャンバ１３の突然の減圧を防止するために役立つ。しかしながら、当業者は、制限要素８０を追加することは、空気緩衝チャンバ１３内のゼロ液体流圧を上昇させ得、それは、ひいては、減衰チャンバ７内の膜３を流体チャネル６に向かって押す潜在的影響を及ぼすことも理解するであろう。これが起こると、パルス減衰器４５は、流体チャネル６を通って流動する流体におけるパルスを減衰させるとき、あまり効果的ではなくなる可能性が高い。したがって、通常、制限要素８０ではなく、制限要素６０を伴うパルス減衰器４５を動作させることが好ましい。
【００３５】
図５はまた、流体出力ポート１０に接続される制限要素４０も示す。この制限要素４０は、通路６を通した流体の流動を制限し、それによって、そうでなければ生成されるであろう流体流に応答して、流体チャネル６内に追加の圧力を生成するために使用され得る。それは、特に、パルス減衰器４５が低い内部流れ抵抗を有するシステムに接続される場合に有用である。
【００３６】
図５に示されるように、制限要素４０、６０、および８０は全て、コイル管類によって提供され、それらは、可撓性であり、減衰器４５の所与の用途のために所望され得るような空気流のより大きいまたはより小さい制限を提供するように選択される内径であり得る。任意の制限要素４０、６０、および８０が、管類もしくは毛細管によって、開口によって、または、減衰器４５内の流量が上昇すると、減衰器４５内の圧力を上昇させるように流体の流体を制限する任意の他の手段によって提供され得ることを理解されたい。一特定の実施形態では、制限要素４０、６０、および８０は、１／３２インチまたは１／１６インチの外径を有し、千分の０．００４インチ〜千分の０．０２０インチの内径を有する、ＰＥＥＫまたはＦＥＰ管類であり得る。当然ながら、管類、毛細管、または開口も、ステンレス鋼、ガラス、またはアルミニウムのような他の材料から作製され得る。
【００３７】
当業者は、本明細書に示され、説明されるパルス減衰器が、種々の用途のために所望され得るように、サイズおよび形状において変動し得ることを理解するであろう。例えば、当業者は、（図１−５に示されるような）パルス減衰器２５、３０、３５、および４５が、種々の異なる用途において、かつ種々の異なる条件下で使用され得ることを理解するであろう。パルス減衰器２５、３０、３５、および４５は、０〜少なくとも１００ｐｓｉほどの任意の流体圧力を伴うシステム、および／または１分あたり０〜１０００マイクロリットルほどの任意のパルス減衰器を通した流体流量を伴うシステムにおいて使用されることができる。そのようなパルス減衰器は、１００ｐｓｉ〜１０，０００ｐｓｉほどの圧力を伴うものを含む、はるかに高い流体圧力を伴うシステムにおいて使用されることもできる。加えて、本開示によるパルス減衰器は、典型的には、流体のパルスサイズが０〜５０マイクロリットルほどの任意のものであるシステムにおいて使用されることができる。一特定の実施形態では、本開示のパルス減衰器は、流体のための１００マイクロリットルほど〜１０００マイクロリットルほどの任意の容積を含み得る（ある程度減衰器のサイズに依存し、流体と接触する膜が延伸されている（能動状態）か、または減衰チャンバに向かって、もしくはそれから離れるように撓んでいない中立位置にある（静止状態）かどうかに依存する）。当然ながら、当業者は、本開示に示され、説明されるようなパルス減衰器ならびにその特徴の材料の選択、ならびにそれらのサイズおよび形状に応じて、本開示によるパルス減衰器が、上記に記載されるものよりもさらに高い圧力、流量、およびパルスサイズを伴う状況において正常な用途を見出し得ることも理解するであろう。
【００３８】
本開示の実施形態による、任意のパルス減衰器の減衰チャンバ（ならびにＶＲＥチャンバおよび流体チャネル）のサイズおよび形状は、それが特定の用途において減衰させることを意図されるパルスのために選択および適合されることができる。概して、減衰器において要求される流体体積を最小化するために、チャンバは、依然として所望の減衰の程度を達成しながら、小さく保たれるべきである。これは、多くの場合、圧力パルスに非常に応答する薄い可撓性膜を使用することによって達成されることができる。加えて、空気圧力緩衝チャンバの容積および入力ポートにおける空気流量は、所与の用途のために選択されることができる。ＶＲＥチャンバのサイズおよび形状もまた、パルス減衰器を圧力および／またはパルスの小さい変化に多少なりとも応答するように調整され得る。例えば、ＶＲＥチャンバの深さは、空気圧補償機構を開始するためにどの程度圧力が必要とされるかに影響を及ぼし得る。ＶＲＥチャンバが非常に浅い場合、少量の圧力および対応するＶＲＥチャンバ中への膜のわずかな拡張は、空気チャネルが塞がれることをもたらし得る一方、より深いＶＲＥチャンバは、典型的には、空気流を遮断し、空気圧補償を開始するために、膜のより大きい変位を要求するであろう（全ての他のものは等しい）。同様に、膜の組成は、膜がＶＲＥチャンバの内外への空気経路を塞ぐためにどの程度圧力が必要とされるかに影響を及ぼし得る。
【００３９】
一実施形態におけるパルス減衰器は、空気圧の外部源と共に使用され得るが、加圧空気源が利用可能ではない場合、そのような減衰器が従来のパルス減衰器として使用されることを妨げるものは存在しない。膜止め具は、いかなる補償空気圧も空気入力ポートを通して適用されない場合、膜がバーストするまで拡張することを防止することができる。例えば、いかなる加圧空気の源と共に使用されないとき、空気出力ポートは、随意に、空気出力ポートのサイズおよび形状に適合されたプラグとプラグ接続され得、空気入力ポートは、随意に、予期せぬ流体漏出の場合に、管を用いてデバイスから離れるように液体を伝達するための排水孔として使用され得る。
【００４０】
別の実施形態では、図および前述の開示によるパルス減衰器が使用される方法が、提供される。そのような方法では、ステップは、以下を含むことができる：本開示によるパルス減衰器が、提供されること、第１の管または他の流体導管の第１の端部が、管の他方の端部が圧送システムに接続された状態で、減衰器の流体入力ポートに接続されること、第２の管または他の流体導管の第１の端部が、減衰器の流体出力ポートに接続されること、第３の管または他の流体導管の第１の端部が、減衰器の空気入口ポートに接続されること、第３の管の他方の端部が、空気または別のガス等の加圧流体の源に接続されること、第４の管または他の流体導管の第１の端部が、減衰器の空気出口ポートに接続されること、流体が、第１の管を通して圧送され、流体入力ポートを通して減衰器に進入し、減衰器内の膜を横切り、膜は、流体の圧力によって、減衰器内の減衰チャンバ中に撓まされ、減衰器内の加圧ガスからの圧力に応答して、減衰チャンバから戻るように撓まされ、それによって、流体が減衰器を通過するにつれて流体のパルスを減衰させること。上に記載されるように、減衰器は、可変制限要素チャンバと、空気緩衝チャンバとを含み、したがって、流体がＶＲＥチャンバの上の膜を通り過ぎると、膜は、ＶＲＥチャンバ中に撓み、ＶＲＥチャンバと空気緩衝チャンバとの間のチャネルを完全または部分的に塞ぎ、空気緩衝チャンバは、順に、減衰チャンバに接続されており、したがって、流体チャネルに向かって、減衰チャンバから離れるように膜に対して力を及ぼす。
【００４１】
本開示によるパルス減衰器は、多種多様な用途において使用されることができる。例えば、本開示のパルス減衰器は、分析器具および生物工学システム（例えば、液体またはガスクロマトグラフィ、イオンクロマトグラフィ、質量分光測定、マイクロクロマトグラフィ、生化学的検出、生物学的感知、創薬、薬物送達、分子分離、プロテオミクス、流体光学等）、体外診断薬（ＩＶＤ）システム（例えば、フローサイトメトリならびに医療およびヘルスケア用途のために血液、尿、ＤＮＡ等の試験もしくは分析を行うシステムを含む、臨床化学分析装置）、ならびに食品製品、飲料液体（例えば、牛乳、水、ソフトドリンク、アルコール飲料、オレンジジュース、レモネード、および他の飲料）、空気、他の液体、または他の流体が圧送および／または試験されるもの等の産業用途において使用されるシステムにおいて使用されることができる。当業者は、本開示のパルス減衰器が、さらに他の用途において使用され得ることを理解するであろう。
【００４２】
当業者はまた、異なる用途が、多くの場合、異なるタイプの圧送機構を使用し、本明細書に示され、開示されるパルス減衰器が、異なるタイプの圧送機構と共に使用され得ることを理解するであろう。例えば、従来の蠕動およびピストンポンプが、多くの場合、システムを通して流体を圧送するためにシステムにおいて使用される。そのような従来の蠕動およびピストンポンプは、流体がポンプから流動すると、流体の圧力において望ましくない変動を生成し得、それは、ひいては、層流体流の代わりに乱流体流をもたらし得る。故に、本開示のパルス減衰器は、蠕動およびピストンポンプ、ならびにギヤポンプ、シリンジポンプ、膜ポンプ、圧力駆動ポンプ、および電気浸透性ポンプを含む、圧力変動を生成し得るポンプと関連してうまく使用されることができる。
【００４３】
当業者は、上で示され、説明されるもののようなパルス減衰器が、所与の用途に関して所望され得るように、サイズ、形状、および寸法に対して変動し得、種々の構成要素および特徴のために使用される材料に対しして変動し得ることを理解するであろう。例えば、減衰チャンバは、それぞれ、図６Ａ−６Ｃに示されるように、円形、楕円、または概して眼のように成形され得る。加えて、これらの形状のいずれかまたは全ては、図４に示されるような減衰チャンバの半球形状または図１−３に示されるような円筒形形状と共に使用され得る。加えて、当業者は、示されるパルス減衰器が、所望される場合、所与の用途のために上で示され、説明されるものと異なる向きに対して容易に適合され得ることを理解するであろう。したがって、本明細書の「上面」、「底面」、「右」、「左」、「上方」、「下方」等の用語の言及は、単に、図における例証に関して便宜上使用され、本発明の範囲を限定しない。
【００４４】
当業者はさらに、本開示のパルス減衰器が、いくつかの利点を有することを理解するであろう。本開示のパルス減衰器は、パルスを減衰させるためのフィードバックまたは制御機構の一部として、複雑な機械的または電気的システムを要求しない。したがって、本開示のパルス減衰器は、より容易かつより安価に製造されることができる。
【００４５】
加えて、本開示のパルス減衰器は、システム中に比較的に大きい内部容積を導入しないが、依然として、広い範囲の圧力および流量にわたり優れた減衰特性を提供する。これらの利点およびその他は、本開示に示され、説明される実施形態を考慮して、当業者に明白であろう。
【００４６】
前述の発明を実施するための形態および開示は、例証的であり、実施例にすぎない。当業者は、前述の実施形態が異なる方法において変更および配列され得、種々の方法において実装され得、全てが以下の請求項に記載される本発明の範囲および精神を超えないことを理解するであろう。加えて、前述の開示は、実施例として特定のタイプのパルス減衰器を使用したが、当業者は、本明細書に説明されるシステムおよび方法が、本開示が有用であり得る種々の分野における有用な用途を見出すであろうことを理解するであろう。したがって、前述の説明および図は、例証にすぎず、限定的ではないことを理解されたい。
【要約】
自動圧力補償を伴う流体パルス減衰器が、提供される。減衰器内のチャンバおよびチャネルのシステムが、膜の他方の側を過ぎて移動する流体の圧力の増加または減少に応答して、膜に対する補償圧力を増加または減少させる内部フィードバック機構を生成する。パルス減衰器の変動は、ガス流の入力および／または出力が所望され得るように制限または増加されることを可能にする。一実施形態において、流体パルス減衰器は、少なくとも１００ポンド／平方インチまでの流体圧力に耐えるように適合されている。一実施形態において、流体パルス減衰器は、０〜５０マイクロリットルのパルスサイズを補償するように適合されている。【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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