(57)【要約】【課題】可動栓式液体クロマトグラフィ−における、分離性能の改善を図ったカラム構成と分離剤の最良の充填方法を提供する。【解決手段】内部に分離剤を充填して分離剤層を形成する筒状シェルと、該筒状シェルの両端面が蓋体で閉鎖され、一端側蓋体には被分離液供給流路を有する可動栓が挿通し、他端側蓋体には液排出口が穿設され、開閉自在な流路を介して減圧手段に接続し、可動栓を筒状シェル内に摺動自在に挿入して固定した可動栓式液体クロマトグラフィ−用カラムにおいて、被分離液供給流路の分離剤層側を複数の分岐流路とし，液排出口が穿設された一端側蓋体の分離剤層側に液排出口に液を収集する収集溝を刻設したことを特徴とする液体クロマトグラフィ−用カラム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に分離剤を充填して分離剤層を形成する筒状シェルと、該筒状シェルの両端面が蓋体で閉鎖され、一端側蓋体には被分離液供給流路を有する可動栓が挿通し、他端側蓋体には液排出口が穿設され、開閉自在な流路を介して減圧手段に接続し、前記可動栓を筒状シェル内に摺動自在に挿入して固定した可動栓式液体クロマトグラフィ−用カラムにおいて、前記被分離液供給流路の前記分離剤層側を複数の分岐流路としたことを特徴とする液体クロマトグラフィ−用カラム。
【請求項２】
内部に分離剤を充填して分離剤層を形成する筒状シェルと、該筒状シェルの両端面が蓋体で閉鎖され、一端側蓋体には被分離液供給流路を有する可動栓が挿通し、他端側蓋体には液排出口が穿設され、開閉自在な流路を介して減圧手段に接続し、前記可動栓を筒状シェル内に摺動自在に挿入して固定した可動栓式液体クロマトグラフィ−用カラムにおいて、前記液排出口が穿設された一端側蓋体の前記分離剤層側に前記液排出口に液を収集する収集溝を刻設したことを特徴とする液体クロマトグラフィ−用カラム。
【請求項３】
内部に分離剤を充填して分離剤層を形成する筒状シェルと、該筒状シェルの両端面が蓋体で閉鎖され、一端側蓋体には被分離液供給流路を有する可動栓が挿通し、他端側蓋体には液排出口が穿設され、開閉自在な流路を介して減圧手段に接続し、前記可動栓を筒状シェル内に摺動自在に挿入して固定した可動栓式液体クロマトグラフィ−用カラムにおいて、前記被分離液供給流路の前記分離剤層側を複数の分岐流路とし、前記液排出口が穿設された一端側蓋体の前記分離剤層側に前記液排出口に液を収集する収集溝を刻設したことを特徴とする液体クロマトグラフィ−用カラム。
【請求項４】
前記蓋体に刻設された前記収集溝が、前記液排出口を囲繞する複数の同心円溝と、該同心円溝を横切って連通し、前記液排出口から放射状に延設された複数の放射条溝を少なくとも有することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の液体クロマトグラフィ−用カラム。
【請求項５】
内部に分離剤を充填して分離剤層を形成する筒状シェルと、該筒状シェルの両端面が蓋体で閉鎖され、一端側蓋体には被分離液供給流路を有する可動栓が挿通し、他端側蓋体には液排出口が穿設され、開閉自在な流路を介して減圧手段に接続し、前記可動栓を筒状シェル内に摺動自在に挿入して固定した可動栓式液体クロマトグラフィ−用カラムにおいて、前記筒状シェルの上部から分離剤が溶媒に分散された分離剤スラリーを充填したのち、開閉自在な流路を開放すると共に接続した前記減圧手段により減圧し、収集溝を介して溶媒を分離剤層上面が露出する近傍まで排出したのち、更に可動栓を溶媒の排出が略終了するまで下降させ、停止した位置で可動栓を固定することを特徴とする液体クロマトグラフィ−用カラムへの分離剤充填方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒状シェル内に可動栓を摺動自在に挿入して固定した可動栓式液体クロマトグラフィ−用カラム及び該カラムへの分離剤充填方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工業用の液体クロマトグラフィ−は、溶媒に溶解した各種有機物を分画分取するのに用いられているが、有機物を分画する分離剤が充填されるカラムは、筒状シェルの両端にフランジを設け、分離剤を充填した後に、フランジ式蓋体で両端面を閉鎖して固定するものが多く用いられている。本カラムへの分離剤の充填方法は、筒状シェル内に乾燥状態の分離剤を投入又は適宜溶媒でスラリ−化して注入し、溶媒を注入しながら加圧又は振動してフランジ両端部まで充填し、フランジ式蓋体で両端面を閉鎖して固定しているが、大口径のカラムへ分離剤を充填する場合には、偏りを生じ均一充填が困難で分離性能が低い問題があった。
【０００３】
前記、従来の分離剤を充填する大口径カラムとしては、一端に開閉自在な流路を接続した筒状シェル内に、被分離液供給流路を有する可動栓を摺動自在に挿入して固定した可動栓式カラム（以下単にカラムということもある。）が用いられている。前記カラムへの分離剤の充填方法は、筒状シェルを充填装置のステ−ジに設置し、溶媒に分散させた分離剤スラリ−を筒状シェル内に注入し、可動栓の流路を開状態として加圧手段で下降させて分離剤スラリ−を加圧し、可動栓の流路から溶媒の排出が確認されたら可動栓の下降を停止し、筒状シェルの流路を開状態とし、更に加圧手段で高圧をかけて、可動栓を下降させて溶媒を排出し、溶媒の排出が終了した後に所定の圧力まであげ、その状態で可動栓を固定することにより行われている。
【０００４】
また、前記装置では、常に、分離剤を充填したカラムの可動栓に充填装置の加圧手段で高い圧力を付加し、カラム内を所定圧力の加圧状態に保持しておく必要があるため、カラムと充填装置とが一体化している。そのため、カラムを充填装置から外して移動することができず、使用上極めて不便であった。本願出願人は、カラムを充填装置から取り外しが可能で、カラムのみを適宜に移動できる可動栓式液体クロマトグラフィ−用カラムを提供した（特許第２６５４５４１号）。
【０００５】
しかし、特許公報第２６５４５４１号で開示されているカラムにおける分離剤の充填方法では、高圧力で可動栓を下降させる必要があるため、エアジャッキやオイルジャッキなどの規模が大きい加圧手段を必要とする問題があった。また、被分離液などの供給における液の分散板や排出側の集液板構造では、本願発明における大口径のカラムに比較的粒径の大きな分離剤（３０μｍ以上）を充填したカラムにおいて、被分離液の分離剤層全面への分散供給と、被分離液の下降流通においての偏流防止及び集液の迅速収集などにより、分離効率の向上を図るには、更に具体的な構造が必要であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、大口径のカラムに分離剤を充填する場合に、エアジャッキやオイルジャッキなどの規模が大きい加圧手段を必要とせず、また、分離性能を低下させる要因である、被分離液の分離剤層の全面への分散供給と、被分離液の下降流通においての偏流防止及び集液の迅速な収集などの改善を図り、分離性能を向上させるカラム構成と分離剤の最良の充填方法を提供する目的でなされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の要旨は、請求項１に記載した発明においては、内部に分離剤を充填して分離剤層を形成する筒状シェルと、該筒状シェルの両端面が蓋体で閉鎖され、一端側蓋体には被分離液供給流路を有する可動栓が挿通し、他端側蓋体には液排出口が穿設され、開閉自在な流路を介して減圧手段に接続し、前記可動栓を筒状シェル内に摺動自在に挿入して固定した可動栓式液体クロマトグラフィ−用カラムにおいて、前記被分離液供給流路の前記分離剤層側を複数の分岐流路としたことを特徴とする液体クロマトグラフィ−用カラムである。
本構成により、被分離液を分岐流路から分離剤層へ確実に分散して供給でき、被分離液の下降流通においての偏流を防止することができるため、分離性能を十分に発揮することができる。
【０００８】
また、請求項２に記載した発明においては、内部に分離剤を充填して分離剤層を形成する筒状シェルと、該筒状シェルの両端面が蓋体で閉鎖され、一端側蓋体には被分離液供給流路を有する可動栓が挿通し、他端側蓋体には液排出口が穿設され、開閉自在な流路を介して減圧手段に接続し、前記可動栓を筒状シェル内に摺動自在に挿入して固定した可動栓式液体クロマトグラフィ−用カラムにおいて、前記液排出口が穿設された一端側蓋体の前記分離剤層側に前記液排出口に液を収集する収集溝を刻設したことを特徴とする液体クロマトグラフィ−用カラムである。
本構成により、滞留部分を極力少なくしているため、分離剤で分離処理された処理液を迅速に収集でき、従って、分離性能を十分に発揮することができ、また、処理量を多くすることができる。
【０００９】
また、請求項３に記載した発明においては、内部に分離剤を充填して分離剤層を形成する筒状シェルと、該筒状シェルの両端面が蓋体で閉鎖され、一端側蓋体には被分離液供給流路を有する可動栓が挿通し、他端側蓋体には液排出口が穿設され、開閉自在な流路を介して減圧手段に接続し、前記可動栓を筒状シェル内に摺動自在に挿入して固定した可動栓式液体クロマトグラフィ−用カラムにおいて、前記被分離液供給流路の前記分離剤層側を複数の分岐流路とし、前記開閉自在な流路を有する一端側蓋体の前記分離剤層側に前記開閉自在な流路に液を収集する収集溝を刻設したことを特徴とする液体クロマトグラフィ−用カラムである。本構成により、被分離液を分岐流路から分離剤層へ確実に分散して供給でき、被分離液の下降流通においての偏流を防止することができると共に、滞留部分を極力少なくしているため、分離剤で分離処理された処理液を迅速に収集でき、従って、分離性能を十分に発揮することができ、また、処理量を多くすることができる。
【００１０】
また、請求項４に記載した発明においては、請求項２又は請求項３記載の液体クロマトグラフィ−用カラムにおいて、蓋体に刻設された収集溝が、液排出口を囲繞する複数の同心円溝と、該同心円溝を横切って連通し、液排出口から放射状に延設された複数の放射条溝を少なくとも有することを特徴とする。
本構成により、滞留部分を極力少なくしているため、分離剤で分離処理された処理液を迅速に収集でき、従って、分離性能を十分に発揮することができ、また、処理量を多くすることができる。
【００１１】
また、請求項５に記載した発明においては、内部に分離剤を充填して分離剤層を形成する筒状シェルと、該筒状シェルの両端面が蓋体で閉鎖され、一端側蓋体には被分離液供給流路を有する可動栓が挿通し、他端側蓋体には液排出口が穿設され、開閉自在な流路を介して減圧手段に接続し、前記可動栓を筒状シェル内に摺動自在に挿入して固定した可動栓式液体クロマトグラフィ−用カラムにおいて、前記筒状シェルの上部から分離剤が溶媒に分散された分離剤スラリーを充填したのち、開閉自在な流路を開放すると共に接続した前記減圧手段により減圧し、収集溝を介して溶媒を分離剤層上面が露出する近傍まで排出したのち、更に可動栓を溶媒の排出が略終了するまで下降させ、停止した位置で可動栓を固定することを特徴とする液体クロマトグラフィ−用カラムへの分離剤充填方法である。
本構成により、大口径のカラムに分離剤を充填する場合に、エアジャッキやオイルジャッキなどの規模が大きい加圧手段を必要とせず、また、分離性能を低下させる要因である、被分離液の分離剤層の全面への分散供給と、被分離液の下降流通においての偏流防止及び集液の迅速な収集などの改善を図り、分離性能を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施の形態の可動栓式カラムの概略構成図、図２は図１における可動栓部の構成図、図３は図１における蓋体に刻設された収集溝部の平面図、図４は本発明の充填方法を実施する可動栓式液体クロマトグラフィ−の構成図であり、図５〜図８は可動栓式液体クロマトグラフィ−に本発明の一実施例の充填方法を実施する説明図である。
【００１３】
図１において、１は、内部に分離剤を充填して分離剤層６を形成する筒状シェル２と、筒状シェル２の両端面が蓋体４、５で閉鎖され、一端側蓋体５には被分離液供給流路３０を有する可動栓３が挿通し、他端側蓋体４の分離剤層６側には液の収集溝が刻設され、また、収集された液を筒状シェル２外に排出する液排出口４０が穿設され、開閉自在な流路を介して減圧手段に接続し、可動栓３を筒状シェル２内に摺動自在に挿入して固定した可動栓式カラムである。
【００１４】
なお、図１に示す可動栓３は、図２において、可動栓３の軸線部に分離液供給流路３０が貫通して設けられ、分離液供給流路３０の分離剤層６側は分岐流路３０ａとして形成され、分岐流路３０ａは分岐ジョイント３０ｂを介して複数の流路３０ｃ、３０ｃが分岐しており、分岐流路３０ａの先端にはピストンヘッド３０ｄが係着している。なお、３０ｅは可動栓３をチェーンブロックなどで吊り上げるためのフックである。また図１に示す収集溝が刻設された蓋体４は、図３に示すように、蓋体４の分離剤層６側には、液排出口４０に液を収集する収集溝４０ａが刻設されており、蓋体４に刻設された収集溝４０ａは、液排出口４０を囲繞する複数の同心円溝４０ｂと、該同心円溝４０ｂを横切って連通し、液排出口４０から放射状に延設された複数の放射条溝４０ｃを有しているが、本願発明の収集溝４０ａはこの構造には限定されない。
【００１５】
次に可動栓式カラム１の筒状シェル２内に分離剤を充填する工程においての装置構成を図４に基づいて説明する。１は可動栓式カラムであり、筒状シェル２、分岐流路を有する可動栓３、分離剤層６側に液排出口に液を収集する収集溝が刻設された蓋体４、可動栓３が挿通した蓋体５、筒状シェル２内に形成された分離剤層６から主に構成されている。また、筒状シェル２の上部に突設された１７は分離剤スラリーの供給管である。
【００１６】
また、１０は分離剤を溶媒に分散して分離剤スラリーを調製するスラリー調製タンクであり、攪拌機１０ａが付設されている。１１は収集溝を介して排出された溶媒を回収する溶媒回収タンク、１２は溶離溶媒を貯留する溶離溶媒貯留タンク、１３は可動栓式カラムで処理する被分離液を貯留する被分離液貯留タンクである。また、１４は溶媒回収タンク１１を介してシェル内を減圧する減圧手段の真空ポンプ、１５は溶離溶媒貯留タンク１２及び被分離液貯留タンク１３からそれぞれ溶離溶媒及び被分離液を所定量抜き出して可動栓式カラム１に供給する送液ポンプ、１６は液の状態を外部から監視できるサイドミラーである。
【００１７】
次にカラムへの分離剤の充填方法について述べる。
先ず、分離剤スラリーの調整を行なう方法は、図５において、スラリー調整タンク１０に、溶媒を適量満たしたのち、分離剤を適宜量添加し、撹拌機１０ａを稼動させて攪拌混合することにより分離剤を溶剤に分散させて分離剤スラリーを調製する。可動栓式カラム１の可動栓３を、フック３０ｅを介してチェーンブロックやホイストなどで吊り上げて上昇させ、ピストンヘッド３０ｄ部がシェル２の上部のスラリー導入管１７における導入口より上部に移動させた後、スラリー調整タンク１０から分離剤スラリーを自然流下でスラリー導入管１７を介してシェル２内に供給する。なお、このとき、シェル２の一端を閉塞する収集溝が刻設された蓋体４の流路口４０に接続する開閉自在な流路に具備されたバルブＶ４は閉弁しておく。
【００１８】
次に、図６において、分離剤スラリーを筒状シェル２に充填したのち、バルブＶ４、Ｖ６、Ｖ７及びＶ９を開弁し、溶媒貯留タンク１１に接続する真空ポンプ１４を稼動させ、筒状シェル２を減圧して、溶媒を分離剤層６の上面が露出する近傍まで排出し、溶媒回収タンク１１に溶媒を回収する。
【００１９】
次に、図７において、可動栓３を分離剤スラリーの表面に接するまで下降させるが、可動栓３の自重で下降しない場合は、バルブ１、バルブ３、バルブ８及びバルブ９を開弁して被分離液供給流路３０を介して減圧し、真空ポンプ１４の吸引により下降させてもよい。可動栓３が分離剤スラリーの表面に接し、サイドグラス１６にて液の流れのないことを確認したのち、バルブ９を閉弁して、可動栓３の下降を停止させ、溶媒の流出が終了したのち、可動栓３が挿通した蓋体５を筒状シェル２に固定することにより可動栓３も固定される。
【００２０】
次に、図８において、バルブＶ１、バルブＶ２、バルブＶ４、バルブＶ６、バルブＶ７及びバルブＶ９を開弁し、溶媒回収タンク１１を大気に開放にする。送液ポンプ１５を稼動し、溶離溶媒貯留タンク１２から溶離溶媒を三方バルブＶ１０を経て、可動栓式カラム１のシェル２へ送液する。
【００２１】
送液圧力が、所定の時間一定に維持するのを確認したら、送液を停止する。バルブＶ４を閉にしたのち、シェル２から蓋体５を外し、上方に移動する。前記下降、開放操作を数回行なった後、蓋体５をシェル２に固定することにより、可動栓３を確実に所定位置に固定し、充填層上面に接した状態を保持しておくことができる。なお、可動栓による筒状シェル内のシール圧は０．３〜１．０Ｍｐａが好ましく、更に好ましくは０．３〜０．５Ｍｐａである。
【００２２】
前記により分離剤層６を形成した可動栓式カラム１により、被分離液を分離処理する操作について以下述べる。バルブＶ１、バルブＶ２、バルブＶ４及びバルブＶ５を開弁し、送液ポンプ１５を稼動し、被分離液タンク１３から被分離液を三方バルブＶ１０を経て可動栓式カラム１のシェル２へ送液する。なお、被分離液は分離液供給流路３０の分岐流路３０ａの複数の流路３０ｃ、３０ｃを介して筒状シェル３内に一定量が注入される。
【００２３】
次に、三方バルブＶ１０を切替えて溶離溶媒を送液することにより、被分離液は分離剤層６を下降流通する間に、含有する有機物が層状に分離され、分離されたそれぞれの成分液は、収集溝４０ａが刻設された下端側蓋体４の収集溝４０ａを構成する複数の同心円溝４０ｂ及び複数の放射条溝４０ｃを介して液排出口４０に収集され、液排出口４０からそれぞれの成分毎に排出されて、図示しない所定の回収容器に回収される。
【００２４】
従来は、可動栓の筒状シェルからの脱着操作にオイルジャッキやエアージャッキなどで大きな圧力により行わなければならなかったが、減圧手段により行うことで、装置の小型化及び動力費の低減化を図ることができ、また、分離液供給流路の前記分離剤層側を複数の分岐流路としたこと及び／又は下端側蓋体の分離剤層側に開閉自在な流路に液を収集する収集溝を刻設したことにより、カラムの筒状シェル内から確実に且つ効率よく溶媒などの液を排出できるため、可動栓のピストンヘッド表面と充填剤表面とを密着することができ、分離効率の向上が図れる。更に、可動栓によるシール圧を０．３〜１．０Ｍｐａ、好ましくは０．３〜０．５Ｍｐａとすることにより、自然流下やポンプにより溶離溶媒や被分離液などを強制的に供給することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、前記可動栓式液体クロマトグラフィ−における、分離性能の改善を図ったカラム構成と分離剤の最良の充填方法であり、請求項１の構成により、被分離液を分岐流路から分離剤層へ確実に分散して供給でき、被分離液の下降流通においての偏流を防止することができるため、分離性能を十分に発揮することができる。
【００２６】
請求項２の構成により、滞留部分を極力少なくしているため、分離剤で分離処理された処理液を迅速に収集でき、従って、分離性能を十分に発揮することができ、また、処理量を多くすることができる。
【００２７】
請求項３の構成により、被分離液を分岐流路から分離剤層へ確実に分散して供給でき、被分離液の下降流通においての偏流を防止することができると共に、滞留部分を極力少なくしているため、分離剤で分離処理された処理液を迅速に収集でき、従って、分離性能を十分に発揮することができ、また、処理量を多くすることができる。
【００２８】
請求項４の構成により、滞留部分を極力少なくしているため、分離剤で分離処理された処理液を迅速に収集でき、従って、分離性能を十分に発揮することができ、また、処理量を多くすることができる。
【００２９】
請求項５の構成により、大口径のカラムに分離剤を充填する場合に、エアジャッキやオイルジャッキなどの規模が大きい加圧手段を必要とせず、また、分離性能を低下させる要因である、被分離液の分離剤層の全面への分散供給と、被分離液の下降流通においての偏流防止及び集液の迅速な収集などの改善を図り、分離性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の可動栓式カラムの概略構成図
【図２】図１における可動栓部の構成図
【図３】図１における蓋体に刻設された収集溝部の平面図
【図４】本発明の充填方法を実施する可動栓式液体クロマトグラフィ−の構成図
【図５】可動栓式液体クロマトグラフィ−に本発明の一実施例の充填方法を実施する説明図
【図６】可動栓式液体クロマトグラフィ−に本発明の一実施例の充填方法を実施する説明図
【図７】可動栓式液体クロマトグラフィ−に本発明の一実施例の充填方法を実施する説明図
【図８】可動栓式液体クロマトグラフィ−に本発明の一実施例の充填方法を実施する説明図
【符号の説明】
１：可動栓式カラム
２：筒状シェル
３：可動栓
４、５：蓋体
６：分離剤層
１０：スラリー調製タンク
１１：溶媒回収タンク
１２：溶離溶媒貯留タンク
１３：被分離液貯留タンク
１４：真空ポンプ（減圧手段）
１５：送液ポンプ
【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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