(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロマトグラフィーカラム用のベッド支持体の製造方法であって、
移行ステージを有する機械の支持板上にベッド支持体の外側リングを配置し、
上記リング内にメッシュディスクを配置して、メッシュディスクに別の支持板を押しつけ、
移行ステージを回転させ、
移行ステージに取り付けられたローラで上記リングのリムに力を加え、
リングのリムが屈曲してメッシュディスクに組み付けられるまでローラの力をリングに加え続ける
ことを含む方法。
【請求項２】
前記ローラがホイールである、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記リングに力を加える際に、ローラの力を増大させることをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記移行ステージが回転運動する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記リングを移行ステージの上に配置する際に、移行ステージが所定の速度で移動している、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記速度が５〜３０ｍ／分の範囲にある、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記リングの外側リムがベッド支持体に屈曲する、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記リングがステンレス鋼からなる、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記リングがポリマーからなる、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記速度が１０ｍ／分である、請求項６記載の方法。
【請求項１１】
クロマトグラフィーカラム用のベッド支持体の製造方法であって、
支持板上にベッド支持体の外側リングを配置し、
上記リング内にメッシュディスクを配置し、メッシュディスクに別の支持板を押しつけ、
支持板をベッド支持体の外側リングと共に回転させ、
ローラを保持する移行ステージを用意し、
上記リングのリムに力を加え、
リムが屈曲してリムがベッド支持体のメッシュディスク内に組み付けられるまでローラの力を加え続ける
ことを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロマトグラフィーカラム用ベッド支持体を製造するための無溶接法を実施するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、クロマトグラフィーカラムは、処理液を精製して処理液から目標物質を分離するための工業プロセスに用いられる。一般に、クロマトグラフィーカラムは中空カラム管の形態のカラム壁を備えており、カラム壁は着脱自在な上側エンドプレートアセンブリ及び着脱自在な下側エンドプレートアセンブリに接続される。一方のエンドプレートアセンブリには、処理流体入口装置（通例、入口導管と入口弁を備える）が設けられ、他方のエンドプレートアセンブリには、プロセス流体出口装置（通例、出口導管と出口弁を備える）が設けられる。カラム管の各端部には、通常、着脱自在な分配システムがカラムの内部に設けられる。これらの入口及び出口分配システムはそれぞれのエンドプレートアセンブリに取り付けられることもあるし、或いは上側分配システムがエンドプレートアセンブリに対して相対的に移動できるように配置されることもある。
【０００３】
使用に際して、カラム内の分配システム間の空間には、通常、クロマトグラフィー媒体が充填される。必要に応じて、各分配システムと媒体の間に保持メッシュが配置されることもある。入口分配システムは、流入する流体をカラムの入口端の媒体表面に均一に分配させるためのものであり、出口分配システムは、カラムの出口端の媒体表面から流体を均一に回収するためのものである。かかるカラムの重量は数トンになることもある。通例、エンドプレートアセンブリは、カラムの各端部に設けられたフランジにボルト留めされる。或いは、エンドプレートアセンブリ同士を長手方向タイバーで接続することもある。エンドプレートアセンブリ、入口・出口導管、分配システム及び弁の間に、漏れを防ぐためのシールが設けられるのが一般的である。下側エンドプレートアセンブリを地面よりも高くして、下側エンドプレートアセンブリ、入口又は出口導管及び弁にアクセスできるように、カラムに脚部を設けるのが一般的である。
【０００４】
ベッド支持体は、通例、外側リング、メッシュ（幾つかの層からなることもある）、及びある種のモデルのカラムでは内側リング（これに例えば弁を装着することができる）から構成される。
【０００５】
カラムのベッド支持体の製造に当たっては、カラム内の分離媒体をベッド支持体で保持するため、メッシュを外側リングに溶接するのが一般的である。リングは通常はステンレス鋼製である。溶接ではメッシュとベッド支持体との良好な接合を生じるが、溶接に付随する問題がある。
【０００６】
溶接プロセスは多量の熱を発生する傾向があり、ステンレス鋼材料の特性が変化して腐食しやすくなる。こうした加熱ステンレス鋼が腐食し始め、錆粒子及び溶解金属イオンが、ベッド支持体上の充填材料に入り込むおそれがある。腐食プロセスに起因するこうした不純物が、カラムに用いられる分離媒体に入り込むと、充填材料つまり分離媒体は役に立たなくなり、交換が必要となることもある。さらに、溶接プロセスはステンレス鋼の耐食性を損なうので、製造プロセスの信頼性が損なわれ、収率が下がる。かかるクロマトグラフィーカラムにベッド支持体を装着するとベッド支持体が腐食し、腐食生成物が精製すべき物質中に漏れ出すため、最終生成物の品質が劣る。
【０００７】
そこで、メッシュをベッド支持体に組み付けるための、信頼性が高く、収率が向上し、ベッド支持体の最終製品の品質を向上させる新規製造プロセスが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第２００２／０１２５１８１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述の技術的な背景に鑑みて完成されたものであり、本発明の目的は、クロマトグラフィーカラム用のベッド支持体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の好ましい一実施形態では、クロマトグラフィーカラム用のベッド支持体の製造方法について開示する。本方法は、移行ステージを有する機械の支持板上にベッド支持体の外側リングを配置し、上記リング内にメッシュディスクを配置し、メッシュディスクに別の支持板を押しつけ、移行ステージを回転させ、移行ステージに取り付けられたローラで、上記リングのリムに力を加え、リングのリムが屈曲してメッシュディスクに組み付けられるまでローラの力をリングに加え続けることを含む。内側リングを組み付ける必要があれば同じ手順を繰り返す。
【００１１】
本発明の別の好ましい実施形態では、クロマトグラフィーカラム用のベッド支持体の別の製造方法について開示する。本方法は、支持板上にベッド支持体の外側リングを配置し、上記リング内にメッシュディスクを配置し、メッシュディスクに別の支持板を押しつけ、支持板を、ベッド支持体の外側リングと共に回転させ、ローラを保持する移行ステージを用意して、上記リングのリムに力を加え、リムが屈曲してリムがベッド支持体のメッシュディスク内に組み付けられるまでローラの力を加え続けることを含む。内側リングを組み付ける必要があれば同じ手順を繰り返す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る典型的なＡｘｉｃｈｒｏｍカラムを示す図。
【図２】本発明によるベッド支持体の無溶接式組立に用いられる機械の上面図。
【図３】本発明に係る図１のリング及びメッシュの拡大側面図。
【図４】本発明に従って図１のベッド支持体を配置した機械の側面図。
【図５】本発明に係る図１のベッド支持体及びローラの拡大側面図。
【図６】本発明に係る図３のメッシュ上でのリングの屈曲の拡大図。
【図７】図１のベッド支持体で無溶接法を如何に実施するかを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の上記その他の利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照すれば、一段と明らかとなろう。
【００１４】
現時点での本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明するが、同様の部品は同じ符号で示す。以下の好ましい実施形態の説明は例示にすぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１５】
図１は、本発明に係るクロマトグラフィーカラム１０１の第１の実施形態の一例を示す。本図は、シリンダ壁を軸「Ｌ」を中心に回転させた後のカラムの側面図を示しており、カラム壁はもはや第１のエンドプレートアセンブリと第２のエンドプレートアセンブリの間に位置していない。本発明では、クロマトグラフィーカラム１０１はベッド支持体１４５を備えているが、ベッド支持体１４５は、図７のフローチャートで説明する方法で製造できる。ただし、ベッド支持体の製造法は、任意のクロマトグラフィーカラムサイズに適用でき、例えば、典型的なＡｘｉｃｈｒｏｍカラムよりも大きなカラムにも、Ａｘｉｃｈｒｏｍカラムよりも小さな直径２０〜３０ｍｍ又はそれ以下のクロマトグラフィーカラムなどにも適用できる。
【００１６】
カラム１０１は、第１の開口端１０７と第２の開口端１０９とを有する中空カラム壁１０３（この実施形態ではシリンダ１０５の形態）を有する。各開口端１０７，１０９にはそれぞれ外側に突出した円周フランジ１１１，１１３が設けられており、カラム壁１０３の長手軸Ｌに垂直に配置されている。第１のエンドプレートアセンブリ１１５がフランジ１１１に着脱自在に締結され、第２のエンドプレートアセンブリ１１７はフランジ１１３に着脱自在に締結される。本発明のこの実施形態では、カラムはダウンフローモードで使用するためのものであり、第１のエンドプレートアセンブリ１１５はカラム１０１に流体を供給するために使用され、第２のエンドプレートアセンブリはカラムから流体を除去するために使用されるが、本発明はアップフローモードで用いられるカラムにも等しく適用できる。使用に際して、カラム壁１０３は、粒子としても知られるクロマトグラフィー媒体（図示せず）で占められることがある。このクロマトグラフィー媒体は、フレーム１３５の底部に取り付けられるベッド支持体１４５上に沈降する。ベッド支持体１４５は、クロマトグラフィー媒体を保持できるようにするメッシュ１４７を有する。第１のエンドプレートアセンブリ１１５には、通常の流体供給系１２１（「可動アダプタ」とも呼ばれる）が設けられる。流体供給系は、１以上の弁、分配チャネル、分配ネット、ノズル、コネクタなど（まとめて符号１２１で示す）を備えており、これらは当技術分野で周知である。この例のカラムでは、第１のエンドプレートアセンブリ１１５は第１のエンドプレート１２３を備えているが、第１のエンドプレート１２３は、フランジ１１１に着脱自在に締結され、また中心開口１２５を有していて、それを通して、中空シャフト１２７をカラムの長手方向にモータ１２９で移動させることができる。使用時に、中空シャフト１２７はカラムキャビティ１３１内へ突き出して、流体供給系を支持する。第１のエンドプレート１２３に対して可動アダプタ１２１を相対的に移動させてカラム１０１内での可動アダプタ１２１の深さを調節するため、モータ／ドライブアセンブリ１２９を使用することができる。第２のエンドプレートアセンブリ１１７には、通常の流体回収系１３３が設けられるが、流体回収系は、１以上の弁、分配チャネル、分配ネット、ノズル、コネクタなど（まとめて符号１３３で示す）を備えており、これらは当技術分野で周知である。カラム１０１はフレーム１３５で支持される。
【００１７】
図２は、本発明に従って図１のベッド支持体１４５にベッド支持体を無溶接法で組み付けるために用いられる機械の上面図である。この機械２０１は、機能の点では典型的な旋盤に似ているが、本発明では、本明細書に記載した機能だけを実施するのに必要な要素しか備えていない。移行ｘｙステージ２１２はアーム２０３に対して固定されており、ローラ２０５の微調整手段を提供する。アーム２０３は水平アームであり、移行ステージ２１２の位置の粗調整手段を与える。ローラ２０５は円形ホイールでもよいし、或いは鋼ブロック（潤滑剤をさしてもよい）その他リム２０９を屈曲させるのに利用できる任意の構造物でよい。ベッド支持体１４５の底に位置する支持板２１３は、機械２０１の回転装置にベッド支持体１４５（図１）を保持するために用いられる。もう一つの支持板２０６がベッド支持体１４５の上にあり、ベッド支持体１４５を適所に保持するために用いられる。リング２０４は、プラスチック、ステンレス鋼その他当業者に公知の材料など、どのような種類の材料からなるものでもよい。機械２０１の底部は、典型的な駆動電子回路に接続された典型的な回転モータを備えており、ベッド支持体１４５及び／又はメッシュ１４７を回転運動で回転させるために用いられる。メッシュディスク１４７は、どのような種類のポリマー、セラミックからなるものでもよいし、或いはステンレス鋼その他の金属合金からなるものでもよい。
【００１８】
図３は、外側リング２０４上のメッシュディスク１４７とリム２０９の一部を示す。リング２０４は、メッシュ１４７の外側部分をリング２０４に係止するために用いられる尖端形状部２１１を含む。図４は、本発明に従って図１のベッド支持体を配置した機械２０１の側面図である。この図では、ローラ２０５は、リング２０４をメッシュディスク１４７又はメッシュ１４７に組み付けるため、リム２０９と接触する寸前の状態にある。
【００１９】
図５は、本発明に係る図１のベッド支持体及びローラの拡大側面図である。この時点で、リング２０４をメッシュ１４７に組み付けるため、移行ステージ２１２でローラ２０５を用いてリム２０９に力を加える。移行ステージ２１２及びローラ２０５でリム２０９に加える力の量は、材料の厚さ及び材料の特性に依存するが、リムが塑性変形する量である。
【００２０】
本発明の別の実施形態では、まずリング２０４の外側部分を加熱してから、リング２０９の外側部分をメッシュ１４７上へ屈曲させるための力を加えることによって、リング２０４の外側部分をメッシュ１４７に組み付け（取り付け）てもよい。本発明のさらに別の実施形態では、リング２０４の外側部分が傾斜縁部を有していて、そこに力（ローラ２０５など又はその他の適用可能な力）を加えて、傾斜縁部をメッシュ１４７上に屈曲させてもよい。本発明の別の実施形態では、リング２０４の外側部分を槌打してから、リング２０４の外側部分に力を加える機械にリング２０４を配置してもよい。槌打ち力又は上述の力をリング２０４の外側部分に加える回数は１回でもよいし、或いは複数回でもよく、ユーザの判断に応じて５〜１００回又はそれ以上とすることもできる。リング２０４の外側部分をメッシュ１４７に結合するための公知の方法を本発明で用いてもよい。
【００２１】
図６は、リング２０４及びメッシュ１４７の拡大図である。この図では、移行ステージ２１２及びローラ２０５で屈曲力が加えられて、リング２０４のリム２０９の塑性変形によってリム２０９がメッシュ１４７を綴じ込んでいるとともに、メッシュ１４７はリング２０４の尖端形状部２１１に係止・固定されている。リング２０４のリム２０９は、リング２０４とメッシュ１４７の同時回転中にリムをメッシュ上に屈曲させるローラ２０５の作用によって塑性変形される。リング２０４の外側部分は入念に設計され、メッシュ１４７に対する係止／保持作用を有する要素が設けられて、メッシュ１４７が外れるのを防ぎ、リング２０４の内側にメッシュ１４７をしっかりと把持するのに必要な力が確保される。
【００２２】
図７は、図１のベッド支持体で無溶接法をどのように実施するかを示すフローチャートである。ブロック７０１で、ベッド支持体１４５を組み立てるため、金属製のリング２０４（図２）及びメッシュディスク１４７を、機械２０１の支持板２１３の上に配置する。次いでブロック７０３で、別の支持板２０６をメッシュディスク１４７の上に載せてベッド支持体１４５を適所に固定する。
【００２３】
ブロック７０５で、機械２０１の底部２０７に接続したモータ（図示せず）で、移行ステージ支持板２１３及び／又はベッド支持体１４５を回転させる。ベッド支持体１４５は５〜３０ｍ／分の速度で回転させる。支持板２１３及びベッド支持体の好ましい回転速度は１０ｍ／分であるが、リングの材料の選択に大きく左右される。別の機械設計では、支持板２１３を静止させ、ローラ２０５を有する移行ステージ２１２とアーム２０３を回転させて同じ動作を発揮せしめてもよい。
【００２４】
ブロック７０７で、移行ステージ２１２を付勢させる。ローラ２０５が移行ステージ２１２に取り付けられている。ステージ２１２はローラ２０５を移動させてリム２０９と接触させ、ローラ２０５を押圧して、図４に示すように、ローラ２０５をリング２０９に接触させてリング２０９をメッシュ１４７に組み付け、装着又は融合させてベッド支持体１４５とする。次に、ブロック７０９で、図６に示すようにリング２０４がベッド支持体１４５のメッシュ１４７に組み付けられるまで、移行ステージ２１２でローラ２０５に力を加え続けてリム２０９を押圧する。上述の通り、リング２０４のリム２０９に力を加えてメッシュ１４７に組み付けるために、移行ステージ２１２及びローラ２０５の代えて様々な力を用いることができる。リング２０４の外側部分がベッド支持体１４５のメッシュ１４７に組み付けられるまで、支持板２１３及びベッド支持体１４５は回転し続ける。したがって、支持板２１３及びベッド支持体１４５は、５〜３０ｍ／分の速度で１００回、又はリング２０４がベッド支持体１４５のメッシュ１４７に組み付けられるまで、回転させることができる。
【００２５】
次に、ブロック７１１で、リング２０４のリム２０９が完成した後、ベッド支持体１４５の中心ボスにアクセスできるようにするため、ベッド支持体１４５のアセンブリを再びクランプで固定し、同じようにしてベッド支持体１４５にボスを固定する。
【００２６】
本発明は、メッシュをベッド支持体に組み付けるための、信頼性が高く、収率が向上し、ベッド支持体の最終製品の品質を向上させる新規な製造プロセスを提供する。ベッド支持体は移行ステージ上に配置され、そこで熱を用いずにリングをベッド支持体のメッシュに組み付ける。このタイプの組付けでは、腐食粒子は生成せず、リングの耐食性を損なわず、クロマトグラフィー媒体にダメージを生じない。
【００２７】
以上、特定の実施形態に関して本発明を説明してきたが、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想及び技術的範囲から逸脱することなく、本発明に様々な修正及び変更をなし得ることは当業者には自明であろう。
【符号の説明】
【００２８】
１０１  クロマトグラフィーカラム
１０３  中空カラム壁
１０５  シリンダ
１０７  第１の開口端
１０９  第２の開口端
１１１  円周フランジ
１１３  円周フランジ
１１５  第１のエンドプレートアセンブリ
１１７  第２のエンドプレートアセンブリ
１２１  流体供給系（可動アダプタ）
１２３  第１のエンドプレート
１２５  中心開口
１２７  中空シャフト
１２９  モータ
１３１  カラムキャビティ
１３３  流体回収系
１３５  フレーム
１４５  ベッド支持体
１４７  メッシュ（メッシュディスク）
２０１  機械
２０３  アーム
２０４  リング
２０５  ローラ
２０６  支持板
２０９  リム
２１１  尖端形状部
２１２  移行ｘｙステージ
２１３  支持板
【図１】
0005476384.tif 000002
【図２】
0005476384.tif 000003
【図３】
0005476384.tif 000004
【図４】
0005476384.tif 000005
【図５】
0005476384.tif 000006
【図６】
0005476384.tif 000007
【図７】
0005476384.tif 000008