(57)【要約】ネット（１７０）及びネットサポート（１６０）から構成され、前記ネット（１７０）がネットサポート（１６０）と一体に形成されている液体移動システム（１００）。前記ネット（１７０）及びネットサポート（１６０）は、好ましくは例えば接触溶接などにより、又はネットサポート（１６０）を通過して延びる多数の溶接穴（３５０）の下方端（４００）で溶接することによって一体にされる。
2004533624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネット（１７０）とネットサポート（１６０）とを含む液体移動システム（１００）であって、
前記ネット（１７０）が前記ネットサポート（１６０）と一体に結合されていることを特徴とする液体移動システム（１００）。
【請求項２】
前記ネット（１７０）と前記ネットサポート（１６０）とが、溶接によって一体にされていることを特徴とする、請求項１に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項３】
前記ネット（１７０）と前記ネットサポート（１６０）とが、接触溶接によって一体にされていることを特徴とする、請求項２に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項４】
前記ネット（１７０）と前記ネットサポート（１６０）とが、前記ネットサポート（１６０）を貫通して延びる多数の溶接穴（３５０）の下方端（４００）で溶接されることにより一体にされていることを特徴とする、請求項２に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項５】
前記下方端（４００）に、前記ネットサポート（１６０）の平面内で前記溶接穴（３５０）の中央に向かって延びる溶接突起部（４１０）が設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項６】
余剰ボリュームを減少させるめため、前記溶接穴（３５０）内にフロープラグ（４２０）が配置されていることを特徴とする、請求項４又は５に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項７】
前記ネットサポート（１６０）が、外周部のみで支持できるほど十分な剛性を持って形成されることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項８】
前記ネットサポート（１７０）が、厚さと直径の間の比が約３：５００となるステンレス鋼であることを特徴とする、請求項７に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項９】
前記ネットサポート（１６０）にねじ構造（６２０）が設けられ、前記ネットサポート（１６０）が、分配システム（１３０）の穴を貫通して前記ねじ構造（６２０）と係合するスクリュ（６１０）により、前記分配システム（１３０）に固定されていることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項１０】
前記ネットサポート（１６０）が、ディスク形状の分配要素（５１０）と分配ギャップ５２０により構成された分配機構（１５０）を支持していることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか一に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項１１】
前記分配機構（１５０）が、前記ネットサポート（１６０）と前記分配機構（１５０）との間に設けられた多数の空隙要素（５３０）を介して前記ネットサポート（１６０）に支持されていることを特徴とする、請求項９に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項１２】
前記ネット（１７０）及びネットサポート（１６０）と一体に結合された中央ノズル（３１０）を更に含むことを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれか一に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項１３】
一体に結合されたネット（１７０）とネットサポート（１６０）を備えていることを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれか一に記載の液体移動システム（１００）。
【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・カラムに関する。より具体的には、本発明は大規模クロマトグラフィ・カラムのネットに関する。
【背景技術】
【０００２】
クロマトグラフィ・カラムは、媒体が端末セル（end cell）から漏れることを防ぐためにしばしばネットを含む。前記端末セルは、カラムの一方の端末では中央入口から流入する液体を放射状に分配し、カラムの他方の端末では前記液体を中央出口から取り出すために放射状に集める際に使用される。これらのネットは、前記カラムの内部直径のほぼ全体にわたって広がっている。従来技術ではネットはポリマ材料から作られ、中央入口や中央出口にそれぞれスクリュやボルトにより（もし必要なら、支持用の裏打ちプレートと共に）取り付けられていた。これらのスクリュやボルトは、そのヘッド部が前記入口や出口の反対側となるようネット側に取り付けられ、ネットに設けられた適当な大きさの穴を貫通して前記中央入口や出口の壁に設けられた適当なねじ付き軸穴に締結されていた。
【０００３】
代替としてネットは、中央入口又は出口の管状ポート上に搭載され、取り付けられていた。前記管状ポートには、雌ねじと、前記ネットが搭載される端末から遠方となるポートの外側に位置したストップフランジとが設けられ、前記フランジはネットよりも薄い厚さとされていた。ネットはその後、前記ポートの端末がネットの中央開口部内に延びるように前記フランジに対向して配置される。ネットはねじ付きの端末部材（end piece）によって所定位置に保持される。前記端末部材は、前記ポートの内側にあるねじに係合するよう構成されたねじが設けられた管状部分と、前記端末部材がポート内にねじ込まれたときにネットを前記ポートのフランジに対して押し付ける一端にあるフランジとを有する。
【０００４】
既存の構成に絡む１つの問題は、ネットの柔軟性のためにネットを適切に支持することが困難なことである。その結果、セルを通過するサンプル媒体の流量が多いときにはネットが曲がる虞がある。実際、ネットは塑性変形するほど曲げられ、これはベッドの特性、更にはサンプルの流れ特性にも影響を与えることから極めて好ましいものではない。したがって、ネットが前記カラムの流れを制限することになる。
【０００５】
他の問題は、取付けスクリュや端末部材のヘッド部がベッド媒体内に延び、ベッド媒体のパッキングに干渉することである。これもまたベッドの上／底で好ましくない流体の流れ特性を生む原因となる。
このヘッド部はまた、デッドボリューム、すなわち流体の循環が遅く、又は流体のない場所を作る原因となり、ここでは粒子が堆積して洗浄が困難となり、衛生上の問題を引き起こしかねない。
【０００６】
本明細書及び添付の請求の範囲において使用される用語において：「流体システム」とは、セルを通過する流れの方向とほぼ直交する方向の領域において、液体がセルに導入され、またはセルから取り出される装置を意図している。「セル」の用語は、「器（vessel）」、「カラム（column）」、さらには分離技術の分野の実施者によって、上述したパッキング（packing）と称される固体又は液体の交換媒体と混合物とを接触させることによって、前記混合物を分離し及び／又は混合物から成分を取り出すために使用されるいかなる構成のものをも含むことが意図されている。「断面領域（cross-section zone or region）」とは、セルの断面によって区画されるセル内の領域を意味する。この領域は、セルを通過する流れの長手方向に対して横方向(通常はほぼ垂直)に向いている。「流れの長手方向」とは、セルの入口から出口に向かう流れの方向を意味する。「長手方向」は方位に関係なく、常にセルを通過する流体の主要流動通路を特定するために使用する。「流れの接続システム」とは、流体巡回路で２つの点がつながるチャンネルや通路のシステムを言う。当業者にとって、カラムが多くの異なる方向に配置されることは理解されるであろうが、説明の便宜性と明確化のため、カラムの上端が入口端末であり、下端が出口端末であるものと想定する。「分配システム」とは、流体がセルに導入される際に通過する構造を意味し、又「回収システム」とは、セルから流体を取り出すときに使用される構造をいい、このいずれも断面領域から導入、取り出しがされる。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、大規模流体システム内においてネットを支持するための新たな方法に関するもので、これは従来のシステムの欠点を解消するものである。これは請求項１に特定される液体移動システムによって達成される。
【０００８】
このような液体移動システムの１つの利点は、前記ネットがより良好に支持され、このためネットの塑性変形が回避され、また当該システムでは増加した流量での使用が可能となることである。
【０００９】
他の利点は、提案された液体移動システムでは、当該システムのいかなる部分もベッドと干渉しないことである。
【００１０】
さらに他の利点は、提案された液体移動システムは、相互に結合される少ない要素からなる簡単な設計であるため、衛生上の問題が軽減されることである。
【００１１】
さらに他の利点は、提案された液体移動システムは簡単であり、したがって製造が安価であることである。
【００１２】
本発明の実施の形態は、従属の請求項によって特定される。
【発明の詳細説明】
【００１３】
図１は、従来技術による分離システム１００の概略断面を示している。このようなシステムではしばしば両端末がほぼ同一であり、これによっていずれか一方の端末が入口端末として使用され、いずれか他方の端末が出口端末として使用されることから、一方の端末のみを表示している。この分離システム１００はほぼ点対称で、側壁１１０と、分配システム１３０とから構成される。分配システム１３０は、入口１４０と、入口端末の断面で移動相を均等に分配するための例えば半径方向に延びるリブからなる分配機構１５０とから構成される。出口端末においてカラムの断面から移動層を均等に回収するため、出口端末(図示せず)にも同様な構成が配置されている。分配システム１３０はネットサポート１６０で仕切られ、ネットサポート１６０は、例えば穿孔されたプレートなどである。前記パッキングが分配システム１３０内に入るのを防ぐため、さらには分配を促進するため、微細なネット１７０（メッシュ）もしくは同等なフィルタ材料が、パッキングに対向してネットサポート１６０の下側に配置される。上述したように、ネット１７０とネットサポート１６０とは、スクリュ１８０で分配システム１３０に取り付けられ、その外周部は側壁１１０と分配システム１３０との間で固定されている。漏れを防ぐため、Ｏリング１９０、２００などのシール手段が各スクリュ１８０とシステムの周囲にそれぞれ設けられる。
【００１４】
上述したように、この構成は、例えば、デッドボリュームを回収する問題などの衛生上の問題や、スクリュがベッド内での好ましくない流体流れ特性の原因になり得るなどの問題を引き起こす。これに加え、ネット１７０を許容できる程度に固定するには多数のスクリュ１８０が必要となり、これは特に大きな直径のカラムの時に顕著となる。
【００１５】
図２は、従来技術による他の分離システム３００の概要を示す。このシステムは上述したシステムに対し、スラリ又は洗浄液をカラム内に注入可能な中央ノズル３１０を含む点が異なる。このためネットサポート１６０とネット１７０には、中央ノズル３１０の外径よりもやや大きい直径の中央穴がそれぞれ設けられている。中央ノズル３１０はさらに、その外径のフランジ３２０によってネットサポート１６０とネット１７０を中央で固定し、ベッド内に延びる中央ノズル部分の第二のフランジ３３０を中央で固定するために使用される。これにより、システムの大きさに応じてスクリュ１８０の必要数は減少するが、スクリュがベッドと干渉する問題は依然として残っている。
【００１６】
本願発明はこれらの問題を、ネット１７０が固くネットサポート１６０に固定されて一体型ネット構造となるよう、ネット１７０をネットサポート１６０に一体に結合することによってこれらの問題を解消している。ネット１７０の材料と両立性のある材料でネットサポート１６０を構成することで、この両者を例えば溶接（welding）などによって一体にすることができる。
【００１７】
ネット１７０をネットサポート１６０に溶接する方法は、例えば接触溶接（contact welding）、ネットの外周に沿った溶接に加えて行うネットサポート１６０の多数の溶接穴３５０の下方端４００に沿う連続又は部分溶接など、多数の可能な方法がある。図３ａ−３ｃは、ネットの十分な固着を提供する溶接穴３５０の構成例を示している。図３ａでは、溶接穴３５０は、ネットサポート１６０と同心の円に沿った溝として構成されている。図３ｂでは、溶接穴は半径方向に延びる溝として配置され、図３ｃでは、図３ａに示す溝をほぼ円状の穴にして構成されている。これらの穴がシステム領域の十分大きな比率をカバーするように構成されれば、これ以上の流体の通路は不要であり、すなわち、ネットサポート１６０全体での穿孔は省略できる。最適な溶接接合部又はシームを得るため、ネット１７０が溶接される溶接穴３５０の下方端４００に、図４に示すような小さな溶接突起部４１０が設けられてもよい。この溶接突起部４１０は、ネットサポート１６０の平面内で溶接穴３５０の中央に向かって延び、溶接工程の材料源として機能し、これによって前記端末４００における予期せぬ凹みを回避することができる。
【００１８】
ネットサポート１６０を設計する際に注意すべき観点の一つは、幅広の穴や他の穴状構造による余剰ボリュームを避けねばならないことである。ネットサポート１６０はさらに、システムの流れ特性にも適応しなければならない。しかしながら、穴が狭すぎると下方まで到達して溶接することが困難となるため、ネットが溶接される穴は比較的幅広にする必要があり得る。ネットサポート１６０の厚さが約８ｍｍであれば、適切な前記幅は概略２０ｍｍほどであろう。前記の溶接突起部４１０は更に、前記溶接穴の上部が大きな直径であることから溶接を容易にする。溶接穴３５０の余剰ボリュームを低減し、流れ特性に適合させるには、フロープラグ４２０、又は同様なものが前記穴の中に設けられてもよい。このフロープラグ４２０は、例えばプラスチックなどの機械加工又は型加工が可能な材料で作られることが便利であり、前記溶接穴３５０を通過する流れ通路が１つ又はそれ以上のより小さい通路に分割され、システムの流れ特性とマッチするようにデザインされるのが便利である。好ましくは、フロープラグ４２０は溶接穴３５０の中央に位置し、より小さい通路がフロープラグ４２０の側面と溶接穴３５０の壁との間に形成されるよう構成される。
【００１９】
図５に示す第一の実施の形態によれば、ネットサポート１６０は、その外周部のみを支持されることで十分な剛性となるよう形成される。これにより、全てのスクリュやこれに類するものは廃止され、このためベッドとの干渉は最小限に低減する。このような固いネットサポート１６０を得るための方法は、例えばより硬質な材料を選択したり、あるいは元の材料厚さを増加したりするなど各種方法がある。大規模システムではカラム外径が４００ｍｍから２メートルあるいはそれ以上となり、ネットサポート１６０の厚さは各カラム外径に応じて適切に選択されねばならない。例えば、もし５００ｍｍのカラムに対してネットサポート１６０にステンレス鋼が使用されていれば、通常の流れ率では約３ｍｍの厚さが有用であるが、１．５ｍのカラムに対しては鋼板の厚さは８から１０ｍｍでなければならない。この例によれば、カラム直径とステンレス鋼のネットサポート１６０の厚さとの関係は、約５００:３である。しかしながら、剛性はさらに溶接穴３５０構成のデザインにより多く依存していることは注意しなければならない。さらに、もし前記システムがより高い流れ率で使用されると、前記厚さは上昇せざるを得ないであろう。
【００２０】
このような固いネットサポート１６０は、図６に示すような分配機構１５０を支持するようにも構成することができる。この実施の形態における分配機構１５０は、ディスク形状の分配要素５１０と、ネットサポート１６０で境界を仕切られる分配ギャップ５２０とから構成されている。多数の空隙要素５３０がネットサポート１６０と分配機構１５０との間に設けられ、これらの要素５３０は分配要素５１０を支持し、そして分配ギャップ５２０の高さを定めている。同様な空隙要素５４０は、分配要素５１０と分配機構１５０の本体部との間にも配置され、これによって分配チャンネル５５０を形成している。これら空隙要素５３０、５４０は、構成要素と個別に設けられてもよく、あるいはこれらの表面に一体に設けられてもよい。
【００２１】
図７に示す他の実施の形態によれば、ネットサポート１６０は、ネットサポート１６０を追加して支持する均等間隔の多数の支持スクリュ６１０と共に、その外周部で支持されている。しかしながらこの実施の形態では、ネットサポート１６０にねじ構造６２０が設けられ、スクリュ６１０が分配システムの穴を貫通してこのねじ構造６２０と係合するため、いずれのスクリュ６１０もベッドと直接接触することはない。加えて、ネット１７０がネットサポート１６０に溶接されているため、比較的僅かな数のスクリュでネット１７０を確実に支持することができる。ねじ構造６２０は、例えばネットサポート１６０のねじ穴であっても、あるいはネットサポート１６０の上面から突出するねじ構造であってもよい。分配構造１５０とネットサポート１６０との間の正確な距離を保つため、スリーブ６３０が設けられる。スリーブ６３０が、例えば適切なプラスチック材料などのシール特性を有する材料で作られていれば、追加のシール手段を省略することができ、改善された衛生特性を得ることができる。
【００２２】
以上のいずれの実施の形態においても、中央ノズル３１０と共に使用するよう形成することができ、これによって更なる剛性が得られる。この形式の特有の実施の形態では、中央ノズル３１０はネット１７０及びネットサポート１６０と一体に結合され、これによって多くの衛生上の問題やその他の従来技術における問題が解消される。
【００２３】
本発明はまた、例えば正方形や矩形断面などの非円形断面をしたカラムにも適用することが可能であり、したがって「リング」の用語は、ネットを保持するための円形の手段に限定されることなく、例えば正方形、矩形など、他の形状のネットを保持する手段も含まれることは注意すべきである。
【００２４】
本発明は、共に溶接される金属製のネット及び金属製のネット保持手段の使用に限定されるものではなく、同じ様に一体にして溶着が可能なプラスチック製のネットとプラスチック製のネット保持手段に対しても適用可能である。本発明につき、これまでネットと当該ネットを保持する手段とを一体にするために溶接を使用した例を用いて説明してきたが、半田付け、鑞付け、接着など、ネットを保持するためにネットを結合する他のいかなる特有な漏れ防止手段を使用することも可能である。しかしながら、不純物や不要物質がカラム内に入ることがないことから溶接が好ましい方法である。ネット及びネット保持手段は、例えば鋳造、焼結、型成形などにより一体に形成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の技術による分離システムの概略断面図である。
【図２】従来の技術による他の分離システムの概略図である。
【図３ａ−３ｃ】本発明にかかるネットをネットサポートに固定する構成を示す図である。
【図４】本発明にかかるネットをネットサポートに固定する他の構成を示す図である。
【図５】本発明にかかる第一の実施の形態を示す図である。
【図６】本発明にかかる他の実施の形態を示す図である。
【図７】本発明にかかる更に他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１００．分離システム、  １１０．側壁、  １３０．分配システム、  １４０．入口、  １５０．分配機構、  １６０．ネットサポート、  １７０．ネット、  １８０．スクリュ、  １９０、２００．Ｏリング、  ３００．分離システム、  ３１０．中央ノズル、  ３３０．フランジ、  ３５０．溶接穴、  ４００．下方端、  ４１０．溶接突起部、  ４２０．フロープラグ、  ５１０．分配要素、  ５２０．分配ギャップ、  ５３０、５４０．空隙要素、  ５５０．分配チャンネル、  ６１０．支持スクリュ、  ６２０．ねじ構造、  ６３０．スリーブ。
【国際公開パンフレット】
2004533624.tif 000003
2004533624.tif 000004
2004533624.tif 000005
2004533624.tif 000006
2004533624.tif 000007
2004533624.tif 000008
2004533624.tif 000009
2004533624.tif 000010
2004533624.tif 000011
2004533624.tif 000012
2004533624.tif 000013
2004533624.tif 000014
2004533624.tif 000015
2004533624.tif 000016
2004533624.tif 000017
2004533624.tif 000018
2004533624.tif 000019
2004533624.tif 000020
2004533624.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月2日(2003.6.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネット（１７０）とネットサポート（１６０）とを含む液体移動システム（１００）であって、
前記ネット（１７０）が、前記ネットサポート（１６０）を貫通して延びる多数の溶接穴（３５０）の下方端（４００）で溶接されることにより、前記ネットサポート（１６０）と一体に結合されていることを特徴とする液体移動システム（１００）。
【請求項２】
前記下方端（４００）に、前記ネットサポート（１６０）の平面内で前記溶接穴（３５０）の中央に向かって延びる溶接突起部（４１０）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項３】
余剰ボリュームを減少させるめため、前記溶接穴（３５０）内にフロープラグ（４２０）が配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項４】
前記ネットサポート（１６０）が、外周部のみで支持できるほど十分な剛性を持って形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項５】
前記ネットサポート（１７０）が、厚さと直径の間の比が約８：１５００から１０：１５００の範囲となるステンレス鋼であることを特徴とする、請求項４に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項６】
前記ネットサポート（１６０）にねじ構造（６２０）が設けられ、前記ネットサポート（１６０）が、分配システム（１３０）の穴を貫通して前記ねじ構造（６２０）と係合するスクリュ（６１０）により前記分配システム（１３０）に固定されていることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項７】
前記ネットサポート（１６０）が、ディスク形状の分配要素（５１０）と分配ギャップ５２０により構成された分配機構（１５０）を支持していることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一に記載の液体移動システム（１００）。
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月8日(2003.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネット（１７０）とネットサポート（１６０）とを含む液体移動システム（１００）であって、
前記ネット（１７０）が、前記ネットサポート（１６０）を貫通して延びる多数の溶接穴（３５０）の下方端（４００）で溶接されることにより、前記ネットサポート（１６０）と一体に結合されていることを特徴とする液体移動システム（１００）。
【請求項２】
前記下方端（４００）に、前記ネットサポート（１６０）の平面内で前記溶接穴（３５０）の中央に向かって延びる溶接突起部（４１０）が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項３】
余剰ボリュームを減少させるめため、前記溶接穴（３５０）内にフロープラグ（４２０）が配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項４】
前記ネットサポート（１６０）が、外周部のみで支持できるほど十分な剛性を持って形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項５】
前記ネットサポート（１７０）が、厚さと直径の間の比が約８：１５００から１０：１５００の範囲となるステンレス鋼であることを特徴とする、請求項４に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項６】
前記ネットサポート（１６０）にねじ構造（６２０）が設けられ、前記ネットサポート（１６０）が、分配システム（１３０）の穴を貫通して前記ねじ構造（６２０）と係合するスクリュ（６１０）により前記分配システム（１３０）に固定されていることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項７】
前記ネットサポート（１６０）が、ディスク形状の分配要素（５１０）と分配ギャップ５２０により構成された分配機構（１５０）を支持していることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか一に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項８】
前記分配機構（１５０）が、前記ネットサポート（１６０）と前記分配機構（１５０）との間に設けられた多数の空隙要素（５３０）を介して前記ネットサポート（１６０）に支持されていることを特徴とする、請求項７に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項９】
前記ネット（１７０）及びネットサポート（１６０）と一体に結合された中央ノズル（３１０）を更に含むことを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか一に記載の液体移動システム（１００）。
【請求項１０】
前記溶接穴（３５０）が、前記ネット（１７０）を貫通して延びていないことを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか一に記載の液体移動システム。
【請求項１１】
前記ネットサポート（１６０）を貫通して延びる多数の溶接穴（３５０）の下方端（４００）で溶接することにより一体に結合されたネット（１７０）とネットサポート（１６０）とを備えていることを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれか一に記載の液体移動システム（１００）。
【国際調査報告】
2004533624.tif 000022
2004533624.tif 000023