(57)【要約】      （修正有）【課題】処理塔システムの床圧の動的変化を補償するシステムを提供する。【解決手段】処理塔システム１０は、入口と、出口と、ピストンヘッド１６と、制御された床圧力をピストンヘッドに、ひいては塔内に配置されている基材床３６に提供するためのピストン圧力室２６と、を含んでいる。追跡調整器５０が、加圧された水圧流体の供給源及びピストン圧力室並びに塔の入口と流体連通している。追跡調整器は、処理塔１２に流入する処理流体流れの圧力を受信する。追跡調整器は、加圧された水圧流体の供給源と流体連通している水圧流体排流口６３を有している。追跡調整器は、処理流体流れの圧力の降下を検出すると、ピストン圧力室からの水圧流体を、加圧された水圧流体の供給源へ向かわせ、処理流体流れの圧力の上昇を検出すると、加圧された水圧流体の供給源からの追加の水圧流体をピストン圧力室に向かわせることにより、基材床の圧力を調節する。【選択図】図１
2011224564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理塔の床圧力を制御するためのシステムであって、ピストン圧力室が前記処理塔のピストンヘッドに前記床圧力を前記処理塔の床に印加するように仕向けていて、前記処理塔が前記床と流体連通している入口と出口を特徴としている、システムにおいて、
ａ）加圧された水圧流体の供給源と、
ｂ）圧力感知入力と、前記加圧された水圧流体の供給源と流体連通している水圧流体入口と、前記ピストン圧力室と流体連通するように適合されている水圧流体出口と、を有する追跡調整器と、を備えており、
ｃ）前記追跡調整器の圧力感知入力は、前記追跡調整器が前記処理塔に流入する処理流体流れの圧力を受信することができるように、前記処理塔入口と流体連通するように適合されており、
ｄ）前記追跡調整器は、前記処理流体流れの圧力の変化に、前記ピストン圧力室の圧力を調節することによって応答する、システム。
【請求項２】
前記追跡調整器は、水圧流体排流口を含み、前記システムは、前記追跡調整器の前記水圧流体排流口及び前記加圧された水圧流体の供給源と流体連通している水圧流体排流ラインを更に備えており、前記追跡調整器は、当該追跡調整器が前記処理流体流れの圧力の降下を検出すると、前記ピストン圧力室からの水圧流体を前記水圧流体排流ライン及び前記加圧された水圧流体の供給源に向かわせるように適合されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記加圧された水圧流体の供給源は、水圧液貯留部と、当該水圧液貯留部と流体連通している入口及び前記追跡調整器の前記水圧流体入口と流体連通している出口を有するポンプと、を含んでいる、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ポンプに接続されている電子制御装置であって、設定床圧力が当該電子制御装置に入力されるように前記ポンプを制御している、電子制御装置を更に備えている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記追跡調整器の前記圧力感知入力と流体連通していて、前記追跡調整器が前記処理塔に流入する処理流体流れの圧力を受信することができるように、前記処理塔入力と流体連通するように適合されている感知ダイヤフラムを更に備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記感知ダイヤフラムと流体連通していて、前記感知ダイヤフラムと前記追跡調整器が前記処理塔に流入する処理流体流れの圧力を受信することができるように、前記処理塔入力と流体連通するように適合されている毛細管を更に備えている、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記加圧された水圧流体の供給源は、前記追跡調整器の前記水圧流体入力に、前記システムの設定床圧力足す最大予想処理流れ圧力に等しい圧力を提供しており、前記追跡調整器は、当該追跡調整器が前記処理流体流れの圧力の上昇を検出すると、前記ピストン圧力室の圧力が前記設定床圧力より大きくなるように、前記加圧された水圧流体の供給源からの追加の水圧流体を前記ピストン圧力室へ向かわせるように適合されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
処理塔システムにおいて、
ａ）入口と、出口と、処理塔ピストンヘッドと、を特徴とする処理塔であって、更に、前記処理塔ピストンヘッドに隣接して前記処置流体入口及び出口と流体連通に配置されている床を含んでいる、処理塔と、
ｂ）前記処理塔ピストンヘッドに床圧力を前記床に提供するように仕向けるためのピストン圧力室と、
ｃ）加圧された水圧流体の供給源と、
ｄ）圧力感知入力と、前記加圧された水圧流体の供給源と流体連通している水圧流体入口と、前記ピストン圧力室と流体連通している水圧流体出口と、を有する追跡調整器と、を備えており、
ｅ）前記追跡調整器の圧力感知入力は、前記追跡調整器が、前記処理塔に流入する処理流体流れの圧力を受信することができるように、前記処理塔入口と流体連通しており、
ｆ）前記追跡調整器は、前記処理流体流れの圧力の変化に、前記ピストン圧力室の圧力を調節することによって応答する、処理塔システム。
【請求項９】
前記ピストン圧力室は、前記処理塔の内部に在って、前記処理塔ピストンヘッドと前記処理塔の上板の間に配置されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
第１端側が前記処理塔ピストンに接続されているピストンロッドと、駆動ピストンを収容している外部駆動塔であって、前記ピストン圧力室が当該駆動塔内に前記駆動ピストンに隣接して配置されている、外部駆動塔と、を更に備えており、前記駆動ピストンは、前記ピストンロッドの前記第１端とは反対の第２端側に接続されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記塔入口は、処理流体口を含み、前記システムは、前記ピストンヘッドに接続されているロッドを更に備えており、前記塔出口は、前記ロッドを貫いて形成されている流体通路を含んでいる、請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記塔出口は、処理流体口を含み、前記システムは、前記ピストンヘッドに接続されているロッドを更に備えており、前記塔入口は、前記ロッドを貫いて形成されている流体通路を含んでいる、請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記追跡調整器は、水圧流体排流口を含み、前記システムは、前記追跡調整器の前記水圧流体排流口及び前記加圧された水圧流体の供給源と流体連通している水圧流体排流ラインを更に備えており、前記追跡調整器は、当該追跡調整器が前記処理流体流れの圧力の降下を検出すると、前記ピストン圧力室からの水圧流体を前記水圧流体排流ライン及び前記加圧された水圧流体の供給源に向かわせる、請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
前記加圧された水圧流体の供給源は、水圧液貯留部と、当該水圧液貯留部と流体連通している入口及び前記追跡調整器の前記水圧流体入口と流体連通している出口を有するポンプと、を含んでいる、請求項８に記載のシステム。
【請求項１５】
前記追跡調整器の前記圧力感知入力と流体連通していて、前記追跡調整器が前記処理塔に流入する処理流体流れの圧力を受信するように、前記処理塔入力と流体連通している感知ダイヤフラムを更に備えている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１６】
前記感知ダイヤフラムと流体連通していて、前記感知ダイヤフラムと前記追跡調整器が前記処理塔に流入する処理流体流れの圧力を受信するように、前記処理塔入力と流体連通している毛細管を更に備えている、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記加圧された水圧流体の供給源は、前記追跡調整器の前記水圧流体入力に、前記システムの設定床圧力又は当該設定圧力足す最大予想処理流れ圧力に等しい圧力を提供しており、前記追跡調整器は、当該追跡調整器が前記処理流体流れの圧力の上昇を検出すると、前記ピストン圧力室の圧力が前記設定床圧力より大きくなるように、前記加圧された水圧流体の供給源からの追加の水圧流体を前記ピストン圧力室へ向かわせるように適合されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１８】
処理塔の床圧力を制御する方法であって、ピストン圧力室が前記処理塔のピストンヘッドに前記床圧力を前記処理塔の床に印加するように仕向けていて、前記処理塔が前記床と流体連通している入口と出口を特徴としている、処理塔の床圧力を制御する方法において、
ａ）加圧された水圧流体を、前記ピストン圧力室へ、前記加圧された水圧流体の供給源から追跡調整器を通して提供する段階と、
ｂ）前記処理塔に流入する処理流体流れの圧力を、前記追跡調整器を用いて感知する段階と、
ｃ）前記ピストン圧力室の圧力を、前記追跡調整器を使用して、前記処理流体流れの感知圧力に基づいて調節する段階と、を備えている方法。
【請求項１９】
前記追跡調整器は、水圧流体排流口を含み、前記追跡調整器の前記水圧流体排流口及び前記加圧された水圧流体の供給源と流体連通している水圧流体排流ラインが更に備えられており、
前記方法は、前記追跡調整器が前記処理流体流れの圧力の降下を検出すると、前記ピストン圧力室からの水圧流体を前記水圧流体排流ライン及び前記加圧された水圧流体の供給源に向かわせる段階を更に備えている、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記加圧された水圧流体の供給源は、前記追跡調整器に、前記システムの設定床圧力足す最大予想処理流れ圧力に等しい圧力を提供しており、
前記方法は、前記追跡調整器が前記処理流体流れの圧力の上昇を検出すると、前記ピストン圧力室の結果の圧力が前記設定床圧力より大きくなるように、前記加圧された水圧流体の供給源からの追加の水圧流体を前記ピストン圧力室へ向かわせる段階を更に備えている、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、概括的には、処理塔に、より詳しくは、処理塔のための追跡調整器システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]処理塔は、数多くの産業プロセスにおいて様々な定格圧力で使用されている。例えば、原材料、中間物、及び最終産物を精製するための大規模クロマトグラフィーの使用は、医薬品、生物医薬品、栄養補助食品、食料及び飲料品、家庭用品、私用の見の回り品、石油製品、化学製品、及び他の特製品を含め、数多くの産業分野に普及している。加えて、生物医薬産業の様な或る特定の産業は、作製される製品毎に複数のクロマトグラフィー精製工程の使用を必要とする。
【０００３】
[0003]処理塔では、典型的には、粒状基材物質（ポリマー又はシリカゲルを主材とするクロマトグラフィー媒体類）の均質床が塔内に形成され且つ維持されることが求められる。効率を良くするためには、塔内部の粒状物質の配列は、できる限り均質でなくてはならない。また、粒状基材物質の床と塔入口及び塔出口の間の空き容積は回避されなくてはならない。大規模塔クロマトグラフィーにおける最先端技術は、これらの問題を解決するのに「動的軸方向圧縮」と呼ばれる技術を利用している。動的軸方向圧縮では、塔内の通常５ミクロンから１００ミクロンの間の大きさの基材粒状物質を圧縮するのに位置調節可能なピストンヘッドが使用されている。ピストンヘッドは、空圧又は水圧を用いて動的に動かされる。ピストンに掛けられる力は、塔の外からロッドを介して、又は内的にはピストンの一方の側の塔を加圧することによって、印加される。
【０００４】
[0004]処理塔用途では、床材料の沈降、収縮、及び膨潤が原因で、基材床体積の変動が起こり、その様な材料が圧縮できる性質のものである場合は特にそうであり、床の収縮と膨張は、床を通る流れの水圧の力のみならず、ｐＨ、溶媒濃度、又は塩濃度の付加効果も原因になっている。もう１つの問題は、溶離剤ポンプの運転に脈動が無いとはいえないことである。これは、床に可変的な機械的応力を引き起こすことにもなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
[0005]従って、処理液流れ圧力のリアルタイム監視に基づいて床圧の動的変化を補償することにより床の完全性を維持するシステムと方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本願発明に係る処理塔の床圧力を制御するためのシステムは、ピストン圧力室が前記処理塔のピストンヘッドに前記床圧力を前記処理塔の床に印加するように仕向けていて、前記処理塔が前記床と流体連通している入口と出口を特徴としており、
ａ）加圧された水圧流体の供給源と、
ｂ）圧力感知入力と、前記加圧された水圧流体の供給源と流体連通している水圧流体入口と、前記ピストン圧力室と流体連通するように適合されている水圧流体出口と、を有する追跡調整器と、を備えており、
ｃ）前記追跡調整器の圧力感知入力は、前記追跡調整器が前記処理塔に流入する処理流体流れの圧力を受信することができるように、前記処理塔入口と流体連通するように適合されており、
ｄ）前記追跡調整器は、前記処理流体流れの圧力の変化に、前記ピストン圧力室の圧力を調節することによって応答する。
【０００７】
好ましくは、前記追跡調整器は、水圧流体排流口を含み、前記システムは、前記追跡調整器の前記水圧流体排流口及び前記加圧された水圧流体の供給源と流体連通している水圧流体排流ラインを更に備えており、前記追跡調整器は、当該追跡調整器が前記処理流体流れの圧力の降下を検出すると、前記ピストン圧力室からの水圧流体を前記水圧流体排流ライン及び前記加圧された水圧流体の供給源に向かわせるように適合されている。
【０００８】
また好ましくは、前記加圧された水圧流体の供給源は、水圧液貯留部と、当該水圧液貯留部と流体連通している入口及び前記追跡調整器の前記水圧流体入口と流体連通している出口を有するポンプと。
【０００９】
また好ましくは、前記ポンプに接続されている電子制御装置であって、設定床圧力が当該電子制御装置に入力されるように前記ポンプを制御している、電子制御装置を更に備えている。
【００１０】
また好ましくは、前記追跡調整器の前記圧力感知入力と流体連通していて、前記追跡調整器が前記処理塔に流入する処理流体流れの圧力を受信することができるように、前記処理塔入力と流体連通するように適合されている感知ダイヤフラムを更に備えている。
【００１１】
また好ましくは、前記感知ダイヤフラムと流体連通していて、前記感知ダイヤフラムと前記追跡調整器が前記処理塔に流入する処理流体流れの圧力を受信することができるように、前記処理塔入力と流体連通するように適合されている毛細管を更に備えている。
【００１２】
また好ましくは、前記加圧された水圧流体の供給源は、前記追跡調整器の前記水圧流体入力に、前記システムの設定床圧力足す最大予想処理流れ圧力に等しい圧力を提供しており、前記追跡調整器は、当該追跡調整器が前記処理流体流れの圧力の上昇を検出すると、前記ピストン圧力室の圧力が前記設定床圧力より大きくなるように、前記加圧された水圧流体の供給源からの追加の水圧流体を前記ピストン圧力室へ向かわせるように適合されている。
【００１３】
上記課題を解決するための本願発明に係る処理塔システムは、
ａ）入口と、出口と、処理塔ピストンヘッドと、を特徴とする処理塔であって、更に、前記処理塔ピストンヘッドに隣接して前記処置流体入口及び出口と流体連通に配置されている床を含んでいる、処理塔と、
ｂ）前記処理塔ピストンヘッドに床圧力を前記床に提供するように仕向けるためのピストン圧力室と、
ｃ）加圧された水圧流体の供給源と、
ｄ）圧力感知入力と、前記加圧された水圧流体の供給源と流体連通している水圧流体入口と、前記ピストン圧力室と流体連通している水圧流体出口と、を有する追跡調整器と、を備えており、
ｅ）前記追跡調整器の圧力感知入力は、前記追跡調整器が、前記処理塔に流入する処理流体流れの圧力を受信することができるように、前記処理塔入口と流体連通しており、
ｆ）前記追跡調整器は、前記処理流体流れの圧力の変化に、前記ピストン圧力室の圧力を調節することによって応答する。
【００１４】
好ましくは、前記ピストン圧力室は、前記処理塔の内部に在って、前記処理塔ピストンヘッドと前記処理塔の上板の間に配置されている。
また好ましくは、第１端側が前記処理塔ピストンに接続されているピストンロッドと、駆動ピストンを収容している外部駆動塔であって、前記ピストン圧力室が当該駆動塔内に前記駆動ピストンに隣接して配置されている、外部駆動塔と、を更に備えており、前記駆動ピストンは、前記ピストンロッドの前記第１端とは反対の第２端側に接続されている。
【００１５】
また好ましくは、前記塔入口は、処理流体口を含み、前記システムは、前記ピストンヘッドに接続されているロッドを更に備えており、前記塔出口は、前記ロッドを貫いて形成されている流体通路を含んでいる。
【００１６】
また好ましくは、前記塔出口は、処理流体口を含み、前記システムは、前記ピストンヘッドに接続されているロッドを更に備えており、前記塔入口は、前記ロッドを貫いて形成されている流体通路を含んでいる。
【００１７】
また好ましくは、前記追跡調整器は、水圧流体排流口を含み、前記システムは、前記追跡調整器の前記水圧流体排流口及び前記加圧された水圧流体の供給源と流体連通している水圧流体排流ラインを更に備えており、前記追跡調整器は、当該追跡調整器が前記処理流体流れの圧力の降下を検出すると、前記ピストン圧力室からの水圧流体を前記水圧流体排流ライン及び前記加圧された水圧流体の供給源に向かわせる。
【００１８】
また好ましくは、前記加圧された水圧流体の供給源は、水圧液貯留部と、当該水圧液貯留部と流体連通している入口及び前記追跡調整器の前記水圧流体入口と流体連通している出口を有するポンプと、を含んでいる。
【００１９】
また好ましくは、前記追跡調整器の前記圧力感知入力と流体連通していて、前記追跡調整器が前記処理塔に流入する処理流体流れの圧力を受信するように、前記処理塔入力と流体連通している感知ダイヤフラムを更に備えている。
【００２０】
また好ましくは、前記感知ダイヤフラムと流体連通していて、前記感知ダイヤフラムと前記追跡調整器が前記処理塔に流入する処理流体流れの圧力を受信するように、前記処理塔入力と流体連通している毛細管を更に備えている。
【００２１】
また好ましくは、前記加圧された水圧流体の供給源は、前記追跡調整器の前記水圧流体入力に、前記システムの設定床圧力又は当該設定圧力足す最大予想処理流れ圧力に等しい圧力を提供しており、前記追跡調整器は、当該追跡調整器が前記処理流体流れの圧力の上昇を検出すると、前記ピストン圧力室の圧力が前記設定床圧力より大きくなるように、前記加圧された水圧流体の供給源からの追加の水圧流体を前記ピストン圧力室へ向かわせるように適合されている。
【００２２】
上記課題を解決するための本願発明に係る処理塔の床圧力を制御する方法は、ピストン圧力室が前記処理塔のピストンヘッドに前記床圧力を前記処理塔の床に印加するように仕向けていて、前記処理塔が前記床と流体連通している入口と出口を特徴としており、
ａ）加圧された水圧流体を、前記ピストン圧力室へ、前記加圧された水圧流体の供給源から追跡調整器を通して提供する段階と、
ｂ）前記処理塔に流入する処理流体流れの圧力を、前記追跡調整器を用いて感知する段階と、
ｃ）前記ピストン圧力室の圧力を、前記追跡調整器を使用して、前記処理流体流れの感知圧力に基づいて調節する段階と、を備えている。
【００２３】
好ましくは、前記追跡調整器は、水圧流体排流口を含み、前記追跡調整器の前記水圧流体排流口及び前記加圧された水圧流体の供給源と流体連通している水圧流体排流ラインが更に備えられており、
前記方法は、前記追跡調整器が前記処理流体流れの圧力の降下を検出すると、前記ピストン圧力室からの水圧流体を前記水圧流体排流ライン及び前記加圧された水圧流体の供給源に向かわせる段階を更に備えている。
【００２４】
また好ましくは、前記加圧された水圧流体の供給源は、前記追跡調整器に、前記システムの設定床圧力足す最大予想処理流れ圧力に等しい圧力を提供しており、
前記方法は、前記追跡調整器が前記処理流体流れの圧力の上昇を検出すると、前記ピストン圧力室の結果の圧力が前記設定床圧力より大きくなるように、前記加圧された水圧流体の供給源からの追加の水圧流体を前記ピストン圧力室へ向かわせる段階を更に備えている。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】[0006] 内部ピストン圧力室を含む本発明の追跡調整器システム及び方法の或る実施形態を示している模式図である。
【図２】[0007] ピストン圧力室を収容している外部駆動塔を含む本発明の追跡調整器システム及び方法の或る実施形態を示している模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
[0008]本発明のシステム及び方法の実施形態は、以下に、液体クロマトグラフィーに関して説明されているが、本発明は、その様に限定されるものではなく、代わりに、濾過、固相合成、捕獲、及び吸着の様な、処理塔が係わる他のプロセスはもとより、気体及び超臨界流体を含む他の型式のクロマトグラフィーにも適用することができるものと理解されたい。
【００２７】
[0009]本発明のシステムの或る実施形態が、図１に全体を１０で表示されている。処理塔１２は、垂直方向に配列されたシリンダ又は塔１４を含み、当該シリンダ内には、処理塔ピストンヘッド１６とピストンロッド１８を特徴とする滑動ピストンが配置されている。ピストンロッドを貫いて処理流体通路２２が形成されている。塔１４には、ピストンロッドを通す中央開口部を含む上板２４が設けられている。上板とピストンヘッドの間にピストン圧力室２６が形成されている。塔１４には、更に、処理流体口３４が形成された下板３２が設けられている。
【００２８】
[0010]ピストンヘッドの下面と下板の間に、粒状物質の基材床３６が配置されている。床３６は、代わりに、単体（一枚板又は膜）の床、或いは細胞の懸濁液（イーストを使用した発酵又は動物細胞のプラントを使用した生物反応器で使用されているものなど）であってもよい。基材床３６は、多孔質であっても非多孔質であってもよく、セルロース、メタクリレート、ジビニルベンゼン、シリカ、ゼオライト、チタンから作成された基礎構造又はその他の分離媒体で使用されている型式の基礎構造を含むポリマー材料又はゲルを含むことができる。
【００２９】
[0011]システムは、処理塔１２の口３４と、空気又は液体の様な流体を入れた毛細管ライン４４を介して、流体連通している感知ダイヤフラム４２を含んでいる。システムは、更に、感知ダイヤフラム４２と液充満ライン５２を介して流体連通している圧力感知入力５１を特徴とする追跡調整器５０を含んでいる。以下に更に詳しく説明してゆくが、追跡調整器は、更に、感知ダイヤフラム４２によって提供される処理液流れ圧力フフィードバックに基づいて、バイアス圧力を、ピストンヘッド１６に作用している圧力に追加させられるようにしている。
【００３０】
[0012]水圧液貯留部５４が、水圧ポンプ５６の入口とライン５８を介して連通しており、当該ポンプの出口は、追跡調整器５０の水圧流体入口６０とライン６２を介して連通している。追跡調整器は、更に、水圧液貯留部５４と、６３及び６４でそれぞれ表示されている水圧流体排流口及び水圧流体排流ラインを介して、流体連通している。追跡調整器５０は、更に、処理塔６６のピストン圧力室２６とライン６６を介して流体連通している水圧流体出口６５を特徴としている。ポンプ５６の運転は電子制御装置６８によって制御されている。電子制御装置６８は、マイクロプロセッサであってもよいし、当技術で既知のその他の電子制御デバイスであってもよい。
【００３１】
[0013]運転時、基材床３６の設定床圧力Ｐｓが選択され、制御装置６８に入力される。これにより、ポンプ５６の運転が開始され、貯留部５４からの水圧液が、ライン５８及び６２、追跡調整器５０、そしてライン６６を通って、ピストン圧力室２６に向かって進められる。結果として、ピストン圧力室は水圧液で加圧され、ピストンヘッド１６は、選択された設定床圧力Ｐｓで下向きに押され、基材床３６の粒状物質を圧縮する、又は固める。
【００３２】
[0014]液体クロマトグラフィーが開始されると、処理流体（この事例では、最初に移動相液体、その後クロマトグラフィーに掛けられる粗原料の溶液）が処理流体口３４を通って塔の中へ進み、基材床３６を通過し、次いで処理流体通路２２を通って、塔から出てゆく。このモードの運転は、処理流体口３４を塔入口とし処理流体通路２２を塔出口として働かせながら、進められることを想定しているが、流れは、代わりに、処理流体通路２２を通って塔に進入し、処理流体口３４を通って塔から出てゆくという具合に、逆方向に進むように経路決めされてもよいものと理解されたい。
【００３３】
[0015]処理流体が基材床３６を通って流れてゆく結果として、ピストンヘッド１６の下面には、設定床圧力Ｐｓに加え、流れ圧力Ｐｆが作用する。固定型のピストンを用いた典型的な先行技術のシステムの様に対応が取られないままでは、ピストンヘッド１６は、上向きに進んで基材床３６に作用している追加の流れ圧力を小さくすることはできないであろう。動的軸方向圧縮塔の場合は、特に、柔軟で圧縮性の基材床媒体を使っている場合、通常運転では、床を通過する流量の高い運転が必要となってくる。これには、ピストンを運動させないでおくために、高められたピストン圧力設定が必要になるかもしれない。高められたピストン圧力設定であっても、床材料が入ってくる流れによって水圧的に緩衝されている限り、当該床材料には許容されうる。とはいえ、流量が減少又は停止すると、その様なピストン圧力は、媒体にその物理的な支持能力を超えた物理的圧力を及ぼし、その結果、媒体が過剰圧縮されて内部の孔構造が閉じてしまうのみならず、媒体床の破壊が引き起こされかねない。これより説明してゆくが、図１のシステムは、ピストン圧力室２６にＰｆに等しい差圧を追加する。本システムは、更に、十分な流れ緩衝が無い場合の追加の直接的なピストン圧力を低減又は排除しており、このことは、圧縮性又は脆弱な媒体がピストン圧力に曝される場合には特に有用である。
【００３４】
[0016]制御装置６８は、ライン６２を通って追跡調整器５０の入口へ提供される圧力が、設定床圧力Ｐｓか、又は最大予想運転又は処理流れ圧力Ｐｆｍａｘを僅かに上回る量に実質的に等しくなるように較正される。この量は好適にはＰｆｍａｘを１〜２Ｐｓｉ程度上回る量であって、この量が超過圧力点となるが、その使用を以下に説明してゆく。追跡調整器は、口３４を通る液の流れが途絶えたとき、ピストン圧力室２６には、設定床圧力Ｐｓを提供するに足るだけの水圧流体が提供されるように較正される。
【００３５】
[0017]塔を通る処理流体流れが開始されると、感知ダイヤフラム４２が、処理流体口３４を通って流れている流体の圧力を、毛細管４４を介して感知し、感知圧力入力を追跡調整器５０に液充満ライン５２を介して提供する。追跡調整器５０は、ライン６２からライン６６を通ってピストン圧力室２６に送出される水圧流体の量を、感知ダイヤフラム４２によって感知された圧力に比例して増やすことによって応える。追跡調整器５０は、ピストン圧力室２６へ送出される追加の水圧流体ひいては圧力が、ピストンヘッド１６の上面に作用する総床圧力Ｐｔを、設定床Ｐｓ圧力足すピストンヘッドの下面に作用する処理流体流れ圧力Ｐｆに等しくさせるように較正される。換言すると、追跡調整器は、ピストンヘッド１６が基材床３６に加える圧力を、以下の数式、
Ｐｔ＝Ｐｓ＋Ｐｆ
但し、Ｐｔ＝総床圧力
Ｐｓ＝設定床圧力
Ｐｆ＝処理流体流れ圧力
に従って調節する。
【００３６】
[0018]感知ダイヤフラム４２は、処理流体流れ圧力の上昇と下降の両方を感知する。塔に流入する流体の流れが増すと、その結果、ピストンヘッド１６の下面に作用する流れ圧力Ｐｆが相応に上昇するが、これは、口３４で感知ダイヤフラムによって感知される圧力に反映され、追跡調整器５０に連絡される。追跡調整器５０は、ピストン圧力室２６内の圧力を、ピストンヘッドに作用する総床圧力Ｐｔが処理流れ圧力Ｐｆ足す設定床圧力Ｐｓに一致し続けるように、上げることによって対応する。
【００３７】
[0019]口３４を通って塔に流入する処理流体の流れが減ると、この情報は、これまでに説明した様に、感知ダイヤフラム４２を介して追跡調整器に伝えられる。追跡調整器５０は、ピストン圧力室２６からライン６６及び水圧流体排流ライン６４を通して圧力を逃がすことによって応える。結果として、水圧流体は、水圧流体貯留部に戻ってくる。逃がされた流体の量は、感知ダイヤフラムひいては追跡調整器によって感知された圧力下降に比例する。結果として、総床圧力Ｐｔは、処理流体流れ圧力Ｐｆの減少に相応して減少する。換言すると、追跡調整器５０は、ピストン圧力室２６内の圧力を、ピストンヘッドに作用する総床圧力Ｐｔが処理流れ圧力Ｐｆ足す設定床圧力Ｐｓに一致し続けるように下げることによって対応する。
【００３８】
[0020]口３４を通って塔に流入する処理流体の流れが超過圧力点に相当するレベルに達したとき、これは同様に口３４を介して感知ダイヤフラム４２によって検出され、すると、追跡調整器が、ピストン圧力室２６からライン６６及び水圧流体排流ライン６４を通して圧力を逃がす。結果として、水圧流体は、水圧流体貯留部に戻ってくる。逃がされた流体の量は、差圧を設定床圧力に加算したものが下がってＰｆｍａｘに等しくなるような量である。結果として、追跡調整器５０は、ピストン圧力室２６内の圧力を、ピストンヘッドに作用する総床圧力Ｐｔが最大予想処理流れ圧力Ｐｆｍａｘ足す設定床圧力Ｐｓに一致するように下げることによって対応する。
【００３９】
[0021]上記に照らし、追跡調整器は、基材床の完全性が維持されるように、総床圧力が処理流体流れ圧力を追跡できるようにしている。純粋に口３４と追跡調整器５０の間の流体及び機械的な漏出が原因の場合は、追跡調整器の応答は、ほぼ瞬時であり、こうして、基材物質へのリスクの可能性が最小限に抑えられる。
【００４０】
[0022]図１の７０の仮想線に表示されている様に、感知ダイヤフラム４２に通じる毛細管は、代わりに、処理流体通路２２の開口部７２に配置されていてもよい。この構成は、システムを、処理流体の流れが、開口部７２（ここでは処理塔入口）、処理流体通路２２を通って塔に進入し、基材床３６を通過して、口３４（ここでは処理塔出口）を通って出てゆくという状況での使用に適合させる。
【００４１】
[0023]適した感知ダイヤフラム４２及び追跡調整器５０は、当技術では既知である。単に一例として、ミネソタ州エルクリバーのTescom Corporation社から入手可能なＳＩＳシリーズ調整器と４２ＭＷ溶接ダイヤフラム計器アイソレーターは、それぞれ、追跡調整器５０と感知ダイヤフラム４２として使用するのに適している。感知ダイヤフラムは、在庫利用できるダイヤフラム計器アイソレーターの一部修正が必要になるかもしれないが、ｔ−ｏｆｆ設計ではなく流通セル設計を特徴としているのが望ましい。
【００４２】
[0024]図２に全体が１１０で表示されている本発明のシステムの或る代わりの実施形態では、ピストン圧力室は、外部駆動塔内に収納されていて、ピストンロッドに、ひいては処理塔のピストンヘッドに働きかける。より具体的には、図２のシステム１１０では、処理塔１１２は、垂直方向に配列されたシリンダ１１４を含み、当該シリンダ内には、処理塔ピストンヘッド１１６とピストンロッド１１８を特徴とする滑動ピストンが配置されている。ピストンヘッドを貫いて処理流体通路１２２が形成されている。処理塔１１２は、ピストンロッドを通す開口上端１２４を特徴としている。処理塔には、更に、処理流体口１３４が形成された下板１３２が設けられている。
【００４３】
[0025]塔１１４の上方に外部駆動塔１２５が支持され、駆動ピストン１２７を収容している。ピストン圧力室１２６は、駆動塔の上面と駆動ピストンヘッドの間に形成されている。
【００４４】
[0026]ピストンヘッドの下面と下板の間に、粒状物質の基材床１３６が配置されている。床１３６は、代わりに、単体（一枚板又は膜）の床、或いは細胞の懸濁液（イーストを使用した発酵又は動物細胞のプラントを使用した生物反応器で使用されているものなど）であってもよい。基材床１３６は、多孔質であっても非多孔質であってもよく、セルロース、メタクリレート、ジビニルベンゼン、シリカ、ゼオライト、チタンから作成された基礎構造又はその他の分離媒体で使用されている型式の基礎構造を含むポリマー材料又はゲルを含むことができる。
【００４５】
[0027]図２のシステムは、処理塔１１２の口１３４と、空気又は液体の様な流体を入れた毛細管ライン１４４を介して流体連通している感知ダイヤフラム１４２を含んでいる。システムは、更に、感知ダイヤフラム１４２と、液充満ライン１５２を介して流体連通している圧力感知入力１５１を特徴とする追跡調整器１５０を含んでいる。上で図１の実施形態に関して説明した様に、追跡調整器は、更に、感知ダイヤフラム１４２によって提供される処理液流れ圧力フィードバックに基づいて、バイアス圧力を、ピストンヘッド１１６に作用している圧力に追加させられるようにしている。
【００４６】
[0028]水圧液貯留部１５４が、水圧ポンプ１５６の入口とライン１５８を介して連通しており、当該ポンプの出口は、追跡調整器１５０の水圧流体入口１６０とライン１６２を介して連通している。追跡調整器は、更に、水圧液貯留部１５４と、１６３及び１６４でそれぞれ表示されている水圧流体排流口及び水圧流体排流ラインを介して、流体連通している。追跡調整器１５０は、更に、外部駆動塔のピストン圧力室１２６とライン１６６を介して流体連通している水圧流体出口１６５を特徴としている。ポンプ１５６の運転は電子制御装置１６８によって制御されている。電子制御装置１６８は、マイクロプロセッサであってもよいし、当技術で既知のその他の電子制御デバイスであってもよい。
【００４７】
[0029]図２のシステムの構成要素は、上で図１のシステムについて説明されているのと同じ様式で、処理流体口を処理塔入口とし処理流体通路１２２を処理塔出口として働かせて作動している。唯一の相違は、ピストン圧力室が、処理塔１１２の外部になる駆動塔１２５の中に配置されていることである。
【００４８】
[0030]図２の１７０の仮想線に表示されている様に、感知ダイヤフラム１４２に通じる毛細管は、代わりに、処理流体通路１２２の開口部１７２に配置されていてもよい。この構成は、システムを、処理流体の流れが開口部７２（ここでは処理塔入口として働く）及び処理流体通路１２２を通って塔に進入し、基材床１３６を通過して、口１３４（ここでは処理塔出口として働く）を通って出てゆくという状況での使用に適合させる。
【００４９】
[0031]本発明のシステムと方法は、如何なる流体処理プロセス及び関連付けられている塔であって、床に圧力を印加する内部ピストンヘッドを特徴とする塔とも共に使用することができる。その様な流体プロセス及び設備の例には、限定するわけではないが、クロマトグラフィー塔（液体、超臨界流体、気体）、捕獲塔、流通合成器塔、及び生物反応器／発酵器塔（この場合、床は細胞の懸濁液である）が挙げられる。その様なプロセスは、限定するわけではないが、生物学的用途及び化学的用途を含む様々な用途で使用することができる。
【００５０】
[0032]本発明は、従って、圧力追跡システムにおいて、システムの水圧用圧力を、設定床圧力の分だけ処理流体圧力を超過するようにほぼ瞬時に調節することによって、床の完全性を維持する圧力追跡システムを提供している。沈降、収縮、及び膨潤が原因の床体積の変動は、水圧液をピストン圧力室に追加するか又は液を解放して水圧流体貯留部に戻すかの何れかによって自動的に是正される。
【００５１】
[0033]本発明の好適な実施形態を示し説明してきたが、実施形態には、付随の特許請求の範囲によって範囲が定義されている本発明の精神から逸脱することなく、変更及び修正を加えてもよいことが当業者には自明であろう。
【符号の説明】
【００５２】
１０  処理塔システム
１２  処理塔
１４  シリンダ又は塔
１６  処理塔ピストンヘッド
１８  ピストンロッド
２２  処理流体通路
２４  上板
２６  ピストン圧力室
３２  下板
３４  処理流体口
３６  基材床
４２  感知ダイヤフラム
４４  毛細管ライン
５０  追跡調整器
５１  圧力感知入力
５２  液充満ライン
５４  水圧液貯留部
５６  水圧ポンプ
５８、６２、６６  ライン
６０  水圧流体入口
６３  水圧流体排流口
６４  水圧流体排流ライン
６５  水圧流体出口
６８  電子制御装置
７０  毛細管ラインの代替配置を示す仮想線
７２  開口部
１１０  処理塔システム
１１２  処理塔
１１４  シリンダ
１１６  処理塔ピストンヘッド
１１８  ピストンロッド
１２２  処理流体通路
１２４  開口上端
１２５  外部駆動塔
１２６  ピストン圧力室
１２７  駆動ピストン
１３２  下板
１３４  処理流体口
１３６  基材床
１４２  感知ダイヤフラム
１４４  毛細管ライン
１５０  追跡調整器
１５１  圧力感知入力
１５２  液充満ライン
１５４  水圧液貯留部
１５８、１６２、１６６  ライン
１５６  水圧ポンプ
１６０  水圧流体入口
１６３  水圧流体排流口
１６４  水圧流体排流ライン
１６５  水圧流体出口
１６８  電子制御装置
１７０  毛細管ラインの代替配置を示す仮想線
１７２  開口部
【図１】
2011224564.tif 000003
【図２】
2011224564.tif 000004
【外国語明細書】
2011224564000001.pdf