JP2834308B2 - クロマト分離カラム - Google Patents
クロマト分離カラムInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、液体中の成分を分取するクロマト分離装置
に関し、詳しくは、大型分離カラムにおいて高度な均等
分散・均等集液を可能とするクロマト分離カラムの構造
に関するものである。
に関し、詳しくは、大型分離カラムにおいて高度な均等
分散・均等集液を可能とするクロマト分離カラムの構造
に関するものである。
（従来の技術） 一般に液体クロマトグラフィーの手法のうちで、液体
中の成分を工業的に大量に分離回収する目的で行われる
操作を分取と呼ぶ場合が多いが、この分取を目的とした
クロマト分離カラムは、カラム内径が50mm〜100mm程度
のものから数千mmにも及ぶ大きなものまである。
中の成分を工業的に大量に分離回収する目的で行われる
操作を分取と呼ぶ場合が多いが、この分取を目的とした
クロマト分離カラムは、カラム内径が50mm〜100mm程度
のものから数千mmにも及ぶ大きなものまである。
そしてクロマト分離は、周知の如くクロマト分離用の
充填材を充填した円筒状のカラムに、微小な粉体である
充填材の流出を防いだ状態で処理液を流して行なうもの
である。このためカラムには、液の分散・集液のための
機構として充填材に接して微細な孔を多数有する焼結金
属板や焼結プラスチック板を設置し、またその焼結板が
強度的には通常の金属板に比べ著しく弱いことから強度
補強のために多孔板で支持するようにした構造を採用し
ているのが普通である。
充填材を充填した円筒状のカラムに、微小な粉体である
充填材の流出を防いだ状態で処理液を流して行なうもの
である。このためカラムには、液の分散・集液のための
機構として充填材に接して微細な孔を多数有する焼結金
属板や焼結プラスチック板を設置し、またその焼結板が
強度的には通常の金属板に比べ著しく弱いことから強度
補強のために多孔板で支持するようにした構造を採用し
ているのが普通である。
（発明が解決しようとする課題） ところで、例えばカラム内径が50mm〜100mm程度の比
較的小さい型のカラムでは上記構造が格別支障なく採用
できるのであるが、カラムが大型化すると、焼結板が通
常の金属板に比べて強度が弱く弾力性も乏しいという問
題からカラムの設計や製作上の負担が次第に顕著となっ
てくる。すなわち強度が弱い焼結板の径の大きなものを
用いると、これを支持するために複雑な支持機構が必要
となり、カラムの製作費用もその分高価となり易く、ま
た焼結板自体も径の大きなものはそれ自体非常に高価な
ためである。
較的小さい型のカラムでは上記構造が格別支障なく採用
できるのであるが、カラムが大型化すると、焼結板が通
常の金属板に比べて強度が弱く弾力性も乏しいという問
題からカラムの設計や製作上の負担が次第に顕著となっ
てくる。すなわち強度が弱い焼結板の径の大きなものを
用いると、これを支持するために複雑な支持機構が必要
となり、カラムの製作費用もその分高価となり易く、ま
た焼結板自体も径の大きなものはそれ自体非常に高価な
ためである。
また上記のような焼結板を流体が流れる際の圧力損失
は、上述した微細な充填材を用いて形成されている充填
材層を流体が流れる時の圧力損失に比べて予め小さい。
このため、充填材層中を流れる流体に偏流を生じさせな
いためには、この充填材層自体が極めて精密に均一充填
されていることが一般に必要不可欠とされている。しか
し大きなカラムに充填材を均一充填することは容易でな
く、実際面において、この分離カラムに充填材を均一充
填する作業の困難さがこの種の分取カラムの製作におい
て重要な解決課題の一つとされていることはよく知られ
ている。
は、上述した微細な充填材を用いて形成されている充填
材層を流体が流れる時の圧力損失に比べて予め小さい。
このため、充填材層中を流れる流体に偏流を生じさせな
いためには、この充填材層自体が極めて精密に均一充填
されていることが一般に必要不可欠とされている。しか
し大きなカラムに充填材を均一充填することは容易でな
く、実際面において、この分離カラムに充填材を均一充
填する作業の困難さがこの種の分取カラムの製作におい
て重要な解決課題の一つとされていることはよく知られ
ている。
なおクロマト分離カラムに関するものではないが、イ
オン交換樹脂塔において２枚の多孔板のうちの充填材支
持床の外側の多孔板に圧力損失をもたせて均等分散・均
等集液を行わせようとする分散・集液機構が知られてい
る（例えば実公平１−25629号）が、この方法をクロマ
ト分離カラムに採用して充填材の不均一充填等に起因し
た偏流を生じさせない目的の構造に応用することはでき
ない。その理由は、充填材支持床の外側にある多孔板に
より上記偏流を生じさせないようにするためには、多孔
板の開孔径を非常に小さなものとすることが必要となる
が、この方式では多孔板の製作が極めて困難となるから
である。
オン交換樹脂塔において２枚の多孔板のうちの充填材支
持床の外側の多孔板に圧力損失をもたせて均等分散・均
等集液を行わせようとする分散・集液機構が知られてい
る（例えば実公平１−25629号）が、この方法をクロマ
ト分離カラムに採用して充填材の不均一充填等に起因し
た偏流を生じさせない目的の構造に応用することはでき
ない。その理由は、充填材支持床の外側にある多孔板に
より上記偏流を生じさせないようにするためには、多孔
板の開孔径を非常に小さなものとすることが必要となる
が、この方式では多孔板の製作が極めて困難となるから
である。
本発明は上記のような問題を解決し、比較的簡単な形
状，構造の多孔板を用いて、充填材層中を流体が流れる
際の偏流低減に有効な圧力損失をこの多孔板部分で得る
ことができ、製作コストの安価なクロマト分離カラムを
提供するところにある。
状，構造の多孔板を用いて、充填材層中を流体が流れる
際の偏流低減に有効な圧力損失をこの多孔板部分で得る
ことができ、製作コストの安価なクロマト分離カラムを
提供するところにある。
また本発明の他の目的は分離効率の優れたクロマト分
離カラムを提供するところにある。
離カラムを提供するところにある。
更にまた本発明の他の目的は、多孔板の流体流出側の
孔径を小さくすることで、流出流体の混合が起こる容積
部分を小さくしたクロマト分離カラムを提供するところ
にある。
孔径を小さくすることで、流出流体の混合が起こる容積
部分を小さくしたクロマト分離カラムを提供するところ
にある。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成する本発明よりなるクロマト分離カラ
ムの特徴は、クロマト分離用の充填材層が内部に形成さ
れているカラム本体と、この充填材層よりも流体流れ方
向の下流に配置されて流体は通すが充填材は通さない充
填材支持床と、上記充填材層に接するように充填材支持
床上に配置された多孔板とを備え、この多孔板は、充填
材層に接する面において断面積が最大でかつ充填材支持
床に向かって断面積が漸減するテーパー部分をもった開
孔を多数有することにあり、このテーパー部分により開
孔の断面積を1/2以下に絞ることが好ましく、代表的に
はカラム本体の内径が150mm〜2000mm程度の大きなクロ
マト分離カラム用として特に有効である。
ムの特徴は、クロマト分離用の充填材層が内部に形成さ
れているカラム本体と、この充填材層よりも流体流れ方
向の下流に配置されて流体は通すが充填材は通さない充
填材支持床と、上記充填材層に接するように充填材支持
床上に配置された多孔板とを備え、この多孔板は、充填
材層に接する面において断面積が最大でかつ充填材支持
床に向かって断面積が漸減するテーパー部分をもった開
孔を多数有することにあり、このテーパー部分により開
孔の断面積を1/2以下に絞ることが好ましく、代表的に
はカラム本体の内径が150mm〜2000mm程度の大きなクロ
マト分離カラム用として特に有効である。
本発明のクロマト分離カラムにおいては、上記構成に
加えて充填材支持床の下側に更に多孔板を配置すること
で該充填材支持床を上下一対の多孔板で挾持させるよう
に構成することも好ましい。この場合、充填材支持床を
挾持する多孔板の一対には、流体流れを円滑なものとす
るために同心の孔を設けることがよい。また多孔板に設
ける開孔断面積は、充填材層の断面積の30％以上である
ことが好ましい場合多い。
加えて充填材支持床の下側に更に多孔板を配置すること
で該充填材支持床を上下一対の多孔板で挾持させるよう
に構成することも好ましい。この場合、充填材支持床を
挾持する多孔板の一対には、流体流れを円滑なものとす
るために同心の孔を設けることがよい。また多孔板に設
ける開孔断面積は、充填材層の断面積の30％以上である
ことが好ましい場合多い。
（作用） 本発明のクロマと分離カラムは、上記の構成をなすこ
とによって、多孔板の充填材層に接する側に広い断面積
で開孔した孔に充填材が満たされ、しかもこの孔の断面
積が充填材支持床に向かってしだいに小さくなっている
のでここを流れる流体の圧力損失が大きくなり、充填材
層を流れる流体の偏流が防止される。
とによって、多孔板の充填材層に接する側に広い断面積
で開孔した孔に充填材が満たされ、しかもこの孔の断面
積が充填材支持床に向かってしだいに小さくなっている
のでここを流れる流体の圧力損失が大きくなり、充填材
層を流れる流体の偏流が防止される。
（実施例） 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
第７図は本発明を適用するクロマト分離カラムの構成
概要を単純化して示した図であり、この図において１は
円筒状のカラム本体、２はこのカラム本体１内に形成さ
れた充填材層、３はカラム上蓋５の中央部分に設けられ
ている流体供給口、４はカラム下蓋13の中央部に設けら
れている流体出口をそれぞれ示している。
概要を単純化して示した図であり、この図において１は
円筒状のカラム本体、２はこのカラム本体１内に形成さ
れた充填材層、３はカラム上蓋５の中央部分に設けられ
ている流体供給口、４はカラム下蓋13の中央部に設けら
れている流体出口をそれぞれ示している。
そして上記カラム上蓋５は、充填材層２側の流体分散
用多孔板７、上部充填材支持床９、流体流入側の流体分
散用多孔板６を間に挾んでカラム本体１の上部フランジ
８に固定されている。また同様に上記カラム下蓋13は、
充填材層２側の集液用多孔板11、下部充填材支持床14、
流体出口側の集液用多孔板12を間に挾んでカラム本体１
の下部フランジ10に固定されている。
用多孔板７、上部充填材支持床９、流体流入側の流体分
散用多孔板６を間に挾んでカラム本体１の上部フランジ
８に固定されている。また同様に上記カラム下蓋13は、
充填材層２側の集液用多孔板11、下部充填材支持床14、
流体出口側の集液用多孔板12を間に挾んでカラム本体１
の下部フランジ10に固定されている。
実施例１ 第１図は、以上の構成をなすクロマト分離カラムの集
液機構（本例では液分散機構も同じ構成をなしている）
の具体的な構造を示したものであり、本例のこの機構
は、例えばステンレス製の金網からなる充填材支持床14
を、充填材層２に接する側の第１の多孔板11と、カラム
下蓋13側の第２の多孔板12を挾持させた構造に設けられ
ている。
液機構（本例では液分散機構も同じ構成をなしている）
の具体的な構造を示したものであり、本例のこの機構
は、例えばステンレス製の金網からなる充填材支持床14
を、充填材層２に接する側の第１の多孔板11と、カラム
下蓋13側の第２の多孔板12を挾持させた構造に設けられ
ている。
そして上記第１の多孔板11は、充填材層２に接する表
面において最大径（図中ａの径寸法）をなし、かつ充填
材支持床14に接する裏面において最小径ｂをなす倒立円
錐台形状の空所としての開孔111,111,111……が、円盤
形状の該多孔面に平均に多数形成されている。また第２
の多孔板12には、上記開孔111と同心に絞り径がｃ寸法
の貫通孔121,121,121……が設けられている。なお本例
における第２の多孔板12の貫通孔121は、第１の多孔板1
1の裏面への開孔径よりも大きな開孔径で第１の多孔板
に対向するように設けられているという特徴をもってい
る。
面において最大径（図中ａの径寸法）をなし、かつ充填
材支持床14に接する裏面において最小径ｂをなす倒立円
錐台形状の空所としての開孔111,111,111……が、円盤
形状の該多孔面に平均に多数形成されている。また第２
の多孔板12には、上記開孔111と同心に絞り径がｃ寸法
の貫通孔121,121,121……が設けられている。なお本例
における第２の多孔板12の貫通孔121は、第１の多孔板1
1の裏面への開孔径よりも大きな開孔径で第１の多孔板
に対向するように設けられているという特徴をもってい
る。
このような構成のクロマト分離カラムによれば、第１
の多孔板11のテーバー付き開孔111に充填材が満たされ
るため、この部分において流体の流れに圧力損失が生ず
る。
の多孔板11のテーバー付き開孔111に充填材が満たされ
るため、この部分において流体の流れに圧力損失が生ず
る。
これに対し第５図で比較例として示した集液機構で
は、第１の多孔板61に形成した開孔611が直筒状のもの
であり、第２の多孔板62の貫通孔621は十分に小さい径
の孔ｄとして形成されている。なお第１の多孔板61の開
孔611に充填材が満たされていることは第１図の例と同
じである。
は、第１の多孔板61に形成した開孔611が直筒状のもの
であり、第２の多孔板62の貫通孔621は十分に小さい径
の孔ｄとして形成されている。なお第１の多孔板61の開
孔611に充填材が満たされていることは第１図の例と同
じである。
以上の構成の第１図の集液機構をもつ実施例のカラム
と、第５図の集液機構をもつ比較例のカラムとをそれぞ
れ以下の構成をなすように製作し、下記条件にしたがっ
て分取操作を行った。
と、第５図の集液機構をもつ比較例のカラムとをそれぞ
れ以下の構成をなすように製作し、下記条件にしたがっ
て分取操作を行った。
カラム内径 850mm 充填材の充填層高 1000mm 充填材 アンバーライト CG6000 Na型573 分散機構（実施例及び比較例において同じ） 第１図記
載の孔の円形断面形状がｂ＝10mm,a＝40mm,c＝4mmであ
り、孔数253個、ピッチ50mmの正三角形配列。
載の孔の円形断面形状がｂ＝10mm,a＝40mm,c＝4mmであ
り、孔数253個、ピッチ50mmの正三角形配列。
集液機構 実施例 第１図記載の孔の円形断面形状がｂ＝10mm,a＝
40mm,c＝4mmであり、孔数253個、ピッチ50mmの正三角形
配列。
40mm,c＝4mmであり、孔数253個、ピッチ50mmの正三角形
配列。
比較例 第５図記載の円形断面形状がｂ＝ａ＝40mm,d＝
2mmである他は、第１図と同じ。
2mmである他は、第１図と同じ。
実験方法 シキロース濃度275g/の水溶液28.65を、1700/h
の流量で流体供給口３より供給した後、同一流量で純水
を600流してキシロースを溶離した。この時、流体出
口４から流出する液の濃度を屈折率計で測定し、その結
果を第６図に示した。なお本試験はすべて操作温度を60
℃に保持して行った。
の流量で流体供給口３より供給した後、同一流量で純水
を600流してキシロースを溶離した。この時、流体出
口４から流出する液の濃度を屈折率計で測定し、その結
果を第６図に示した。なお本試験はすべて操作温度を60
℃に保持して行った。
以上の試験の結果、本実施例の集液機構を用いた場
合、比較例の集液機構を用いた場合に比べて回収画分の
ピークがシャープ（第６図参照）であり、集液性能にお
いて優れていることが確認された。
合、比較例の集液機構を用いた場合に比べて回収画分の
ピークがシャープ（第６図参照）であり、集液性能にお
いて優れていることが確認された。
実施例２ 第２図ないし第４図は本発明よりなる集液機構の他の
構成例を示したものである。
構成例を示したものである。
このうちの第２図の例は、結晶金属板よりなる充填剤
支持床14の上に多孔板21を設けた構成の集液機構を示し
ており、また本例においては多孔板21に形成した開孔21
1を隣接同士外接するようにして、その総開孔面積をで
きるだけ大きく取るようにした特徴がある。
支持床14の上に多孔板21を設けた構成の集液機構を示し
ており、また本例においては多孔板21に形成した開孔21
1を隣接同士外接するようにして、その総開孔面積をで
きるだけ大きく取るようにした特徴がある。
また第３図に示した例では、多孔板31に形成した開孔
311が、板厚の中間で最小径部分を有していて裏面に向
かい系が漸増するように設けられているという特徴があ
る。このような構成によっても、機構の上半部における
径の漸減部分で所望する流体流れの圧力損失を得ること
ができる。
311が、板厚の中間で最小径部分を有していて裏面に向
かい系が漸増するように設けられているという特徴があ
る。このような構成によっても、機構の上半部における
径の漸減部分で所望する流体流れの圧力損失を得ること
ができる。
第４図に示した集液機構は、第１図の集液機構（但し
第２の多孔板の構造は異なっている）に加えて、カラム
下蓋13の内面に中央の流体出口４に向かって集液を行う
緩やかな漏斗状のテーパー面422を形成させた例を示し
ている。
第２の多孔板の構造は異なっている）に加えて、カラム
下蓋13の内面に中央の流体出口４に向かって集液を行う
緩やかな漏斗状のテーパー面422を形成させた例を示し
ている。
なお本発明のクロマト分離カラムは、集液機構とまっ
たく同一の機構を液分散機構として設けることもできる
し、分散機構は別の構成としてもよい。
たく同一の機構を液分散機構として設けることもできる
し、分散機構は別の構成としてもよい。
（発明の効果） 本発明のクロマト分離カラムは、テーパー部分を有す
る多孔板の開孔に充填材が満たされた構造を採用するこ
とで、この多孔板を通る流体に適当な圧力損失を与える
ことができ、これにより充填材層中を流れる流体の偏流
を低減できる効果がある他、分離効率を向上できるとい
う効果がある。
る多孔板の開孔に充填材が満たされた構造を採用するこ
とで、この多孔板を通る流体に適当な圧力損失を与える
ことができ、これにより充填材層中を流れる流体の偏流
を低減できる効果がある他、分離効率を向上できるとい
う効果がある。
また充填材支持のための構造を簡略化できるため、製
作時の作業負担を軽減させて、製作コストを安価にした
クロマト分離カラムを提供できる。
作時の作業負担を軽減させて、製作コストを安価にした
クロマト分離カラムを提供できる。
更にまた本発明の構成において、多孔板の流体流出側
の孔径を十分小さくできるので、流出流体の混合が起こ
る容積部分を小さくできるという効果もある。
の孔径を十分小さくできるので、流出流体の混合が起こ
る容積部分を小さくできるという効果もある。
第１図は本発明よりなるクロマト分離カラムの集液側の
多孔板部分の構造を拡大して示した図、第２図，第３図
及び第４図は同部分の他の構成例を示した図、第５図は
比較例のクロマト分離カラムの集液側の多孔板部分の構
造を拡大して示した図、第６図は、第１図の本発明例の
多孔板を備えたカラムと第５図の比較例の多孔板を備え
たカラムの集液性能をそれぞれ試験した結果を比較して
示した図、第７図は本発明を適用するクロマト分離カラ
ムの構成概要を説明するための図である。 １……カラム本体、２……充填材層 ３……流体供給口、４……流体出口 ５……カラム上蓋 6,7……流体分散用多孔板 ８……上部フランジ、９……充填材支持床 10……下部フランジ 11,12……集液用多孔板 13……カラム下蓋、14……充填材支持床
多孔板部分の構造を拡大して示した図、第２図，第３図
及び第４図は同部分の他の構成例を示した図、第５図は
比較例のクロマト分離カラムの集液側の多孔板部分の構
造を拡大して示した図、第６図は、第１図の本発明例の
多孔板を備えたカラムと第５図の比較例の多孔板を備え
たカラムの集液性能をそれぞれ試験した結果を比較して
示した図、第７図は本発明を適用するクロマト分離カラ
ムの構成概要を説明するための図である。 １……カラム本体、２……充填材層 ３……流体供給口、４……流体出口 ５……カラム上蓋 6,7……流体分散用多孔板 ８……上部フランジ、９……充填材支持床 10……下部フランジ 11,12……集液用多孔板 13……カラム下蓋、14……充填材支持床
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 30/60
Claims (6)
- 【請求項１】クロマト分離用の充填材層が内部に形成さ
れているカラム本体と、この充填材層よりも流体流れ方
向の下流に配置されて流体は通すが充填材は通さない充
填材支持床と、上記充填材層に接するように充填材支持
床上に配置された多孔板とを備え、この多孔板は、充填
材層に接する面において断面積が最大でかつ充填材支持
床に向かって断面積が漸減するテーパー部分をもった開
孔を多数有することを特徴とするクロマト分離カラム。 - 【請求項２】請求項１において、充填材支持床が一対の
多孔板により両面から挾持されていると共に、これら一
対の多孔板は同心かつ同数の開孔を有することを特徴と
するクロマト分離カラム。 - 【請求項３】請求項１または２において、充填材層に接
する多孔板の開孔内に充填材が充填されていることを特
徴とするクロマト分離カラム。 - 【請求項４】請求項１ないし３のいずれかにおいて、多
孔板の充填材層に接する面の開孔断面積が、充填材層の
断面積の30％以上であることを特徴とするクロマト分離
カラム。 - 【請求項５】請求項１ないし４のいずれかにおいて、充
填材層に接する多孔板の開孔が、充填材に接する面から
反対側の面に向かって開孔断面積が一様に漸減すること
を特徴とするクロマト分離カラム。 - 【請求項６】請求項１ないし５のいずれかにおいて、カ
ラム本体の内径が150mm〜2000mmであることを特徴とす
るクロマト分離カラム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2298414A JP2834308B2 (ja) | 1990-11-02 | 1990-11-02 | クロマト分離カラム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2298414A JP2834308B2 (ja) | 1990-11-02 | 1990-11-02 | クロマト分離カラム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04169845A JPH04169845A (ja) | 1992-06-17 |
| JP2834308B2 true JP2834308B2 (ja) | 1998-12-09 |
Family
ID=17859397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2298414A Expired - Lifetime JP2834308B2 (ja) | 1990-11-02 | 1990-11-02 | クロマト分離カラム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2834308B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4888193B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2012-02-29 | 栗田工業株式会社 | 液体クロマトグラフィ用のフィルタ、その製造方法および液体クロマトグラフィ装置 |
-
1990
- 1990-11-02 JP JP2298414A patent/JP2834308B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04169845A (ja) | 1992-06-17 |
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