JP3407985B2 - 円環状液体クロマトグラフィ装置及び分離濃縮成分回収装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種の生化学関連の有
用物質の生産プロセスで生成したバルクより有用物質を
分離、精製する装置に係り、特に分離液バケットを自動
的に位置決めするのに好適な円環状液体クロマトグラフ
ィ装置及び分離濃縮成分回収装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バイオテクノロジーの進歩に伴って、各
種の生化学関連の有用物質が工業的規模で生産されるよ
うになってきた。これら有用物質の生産プロセスにおい
て、生成したバルクから目的とする有用物質を分離、精
製して製品とする工程すなわちダウンストリームプロセ
スが重要である。生成したバルクから目的とする有用物
質を分離するには各種の分離手段があるが、円環状液体
クロマトグラフィ装置は、その中でも最も有用な手段と
して、生化学関連物質を取扱う、例えば医薬品、食品及
び染料等の分野に広く用いられている。

【０００３】円環状液体クロマトグラフィ装置による分
離の特性に関しては、例えば「回転する出入口を備えた
円環状クロマトグラフィ装置による連続分離」（Ｃonti
−nuous separation using an annular chromatog
raph with rotatinginlet and outlet；Ｍ．Ｇoto,
Ｓ．Ｇoto，Ｊ．Ｃhem．Ｅng．Ｊap．，２０，６，５９
９，１９８７）に記載のように、アルコール類、アミノ
酸類、塩類及び糖類等の分離成分を対象に操作因子（例
えばｐＨ、供給速度、溶離液の比及び回転数等）、モー
メント法、物質収支モデルを用いた工学的検討が行なわ
れている。

【０００４】図８に従来用いられている単層式円環状液
体クロマトグラフィ装置の例を示す。この例では、内径
５００φ、高さ２００６ｍｍの外筒に外径４８０φ、高
さ１８４０ｍｍの内筒が内蔵されている。分離充填層
（固体吸着材）の厚みは１０ｍｍである。複数層の分離
充填層を備えた複層式円環状液体クロマトグラフィ装置
は、カラムクロマトグラフィ装置が回分式操作で分離を
行うのに対し、連続的な原料の供給、分離、及び濃縮操
作が可能であることが特徴であり、特願平５−７００８
３号公報及び特願平５−７００８４号公報等に開示され
ている。従来の円環状液体クロマトグラフィ装置は、原
料供給系、円環状樹脂充填カラム系及び分離濃縮成分回
収系より構成され、カラム出口ノズルに沿って円筒容器
をサークルバケットに設置し、原料供給ノズルと同期さ
せながら分離濃縮成分を受けたり、予め分離液バケット
をサークルバケットより分離濃縮成分が流出する場所に
固定し、分離濃縮成分を受けている。

【０００５】しかし長期連続運転による多量の分離濃縮
成分の回収ができず、流出場所と分離液バケットとの位
置ずれに対応できない、また実用装置としてメンテナン
スの容易な構造にできず、分離液バケットの位置決めは
全サンプルを採取して決定しなければならないため、操
作や手順が複雑になっている等が原因して自動化が阻害
されている。

【０００６】

【解決しようとする課題】従来の円環状液体クロマトグ
ラフィ装置にあっては、長期連続運転による分離液の流
出位置と分離液バケットとの位置ずれに対応できない、
またメンテナンスの容易な構造にできず、分離液バケッ
トの位置決めは全サンプルを採取して決定しなければな
らないため、操作や手順が複雑で自動化が阻害されてい
る問題がある。

【０００７】本発明の目的は、連続して自動的に多数の
分離液の回収操作を円滑に実施することのできる円環状
液体クロマトグラフィ装置及び分離濃縮成分回収装置を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る円環状液体クロマトグラフィ装置は、
円筒状の外筒と、外筒の内周に固体吸着材を収容する間
隙と内部に密閉された空間とを有する内筒と、間隙に回
転しつつ被分離試料を供給する原料供給手段と、間隙に
溶離液を供給する溶離液手段と、空間にそれぞれの固体
吸着材を所定温度に保持する流体を供給排出する恒温液
手段と、間隙の下方に配置され固体吸着材を通過して分
離された分離液を回収し複数の分離液バケットを有する
分離液回収手段と、分離液回収手段をそれぞれの原料供
給手段と同期して回転させる回転駆動手段とを備えた円
環状液体クロマトグラフィ装置において、原料供給手段
に被分離試料を間隙に供給する一つの原料液ノズルと、
溶離液手段に溶離液を間隙に供給する一つの溶離液ノズ
ルと、恒温液手段に流体を空間に供給排出する一つの配
管とを備え、回転駆動手段は、原料供給手段を駆動する
主モータと、分離液回収手段の速度を可変自在に駆動す
るサブモータと、サブモータと主モータとを切替えかつ
同期させる同期機構と、それぞれの分離液バケットへ流
入する分離液を検出する少なくとも一つの検出器と、そ
れぞれの検出器の検出信号に応じてサブモータ及び前記
主モータを制御するコントローラとを具備している構成
とする。

【０００９】そして内筒は同心円状に内側に順に配置さ
れた複数の内筒よりなり、それぞれの内筒に複数の間隙
及び複数の空間と、原料供給手段に複数の被分離試料を
それぞれの間隙に供給する複数の原料液ノズルと、溶離
液手段に複数の溶離液をそれぞれの間隙に供給する複数
の溶離液ノズルと、恒温液手段に複数の流体をそれぞれ
の空間に供給排出する複数の配管とを備え、回転駆動手
段は、それぞれの原料液ノズルを駆動する主モータと、
分離液回収手段の速度を可変自在に駆動するサブモータ
と、サブモータと主モータとを切替えかつ同期させる同
期機構と、それぞれの分離液バケットへ流入する分離液
を検出する少なくとも一つの検出器と、それぞれの検出
器の検出信号に応じてサブモータ及び主モータを制御す
るコントローラとを具備している構成でもよい。

【００１０】また同期機構は、主モータに駆動され一つ
又は複数の原料供給手段へ接続する主軸と、サブモータ
に駆動されそれぞれの分離バケットの回転軸へ接続する
可変軸と、主軸及びそれぞれの分離バケットの回転軸と
歯合する補助軸と、補助軸と主軸又は補助軸とそれぞれ
の分離バケットの回転軸と可変軸とを歯合する歯車と、
それぞれの歯車の歯合を切替えるクラッチとにより形成
されている構成でもよい。

【００１１】さらにコントローラは、サブモータを停止
した状態で主モータを回転させ、それぞれの分離液バケ
ットに流入するそれぞれの分離液の検出強度波形を記憶
し、それぞれの検出強度波形の最高位置にそれぞれの分
離液バケットを位置決めさせるものである構成でもよ
い。

【００１２】そしてコントローラは、連続運転時にそれ
ぞれの分離バケットの現在位置が位置決め時に記憶した
検出強度波形の最高位置よりずれた際、それぞれの分離
バケットを所定角度回転させて最高位置に対する許容値
以内に再設定するものである構成でもよい。

【００１３】またコントローラに、自動操作手段を具備
した構成でもよい。

【００１４】さらに円環状液体クロマトグラフィ装置の
分離濃縮成分回収装置においては、前記いずれか一つの
円環状液体クロマトグラフィ装置に設けられ、分離液回
収手段と、回転駆動手段とよりなる構成とする。

【００１５】

【作用】本発明によれば、原料供給手段と分離液回収手
段とを切替えかつ同期して回転する回転駆動手段と、分
離液の検出器と、コントローラとを具備したため、自動
的に所要分離液の排出位置に合わせて分離液バケットの
位置が設定され、操作条件や分離条件を設定して運転を
実施すると自動的に定常運転モードまで立ち上げられ
る。また、長期間運転すると固体吸着材の汚れ、又は化
学的変化等による固体吸着材の分離特性の変化に伴う排
出位置のずれが生じるが、そのずれが自動的に検出され
るため、高精度の分離性を確保した長期安定運転が可能
となる。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例を図１及び図２を参照しな
がら最初に単層式の円環状液体クロマトグラフィ装置に
基づいて説明する。図１及び図２に示すように、外筒１
２の内周に固体吸着材１６を収容する間隙と内部に密閉
された空間１３Ｂとを有する一つの内筒１３と、間隙に
回転しつつ被分離試料を供給する一つの原料液ノズル１
９よりなる原料供給手段と、間隙に溶離液を供給する一
つの溶離液入り口ノズル８（溶離液ノズル）等の溶離液
手段と、空間１３Ｂに固体吸着材１６を所定温度に保持
する流体を供給排出する一つの恒温液入り口ノズル（配
管）５６等の恒温液手段と、間隙の下方に配置され固体
吸着材１６を通過して分離された分離液を回収する複数
の分離液バケット２４，２５，２６を有する分離液回収
手段と、分離液回収手段を一つの原料供給手段と同期し
て回転させる回転駆動手段４５とを備えた円環状液体ク
ロマトグラフィ装置であって、回転駆動手段４５は、原
料供給手段を駆動する主モータ３８（ＭＭ）と、分離液
回収手段の速度を可変自在に駆動するサブモータ３９
（ＳＭ）と、サブモータ３９と主モータ３８とを切替え
かつ同期させる同期機構と、それぞれの分離液バケット
２４，２５，２６へ流入する分離液を検出する一つ以上
の検出器４０，４１と、それぞれの検出器４０，４１の
検出信号に応じてサブモータ３９と主モータ３８の回転
を制御するコントローラ４２とを具備している構成とす
る。

【００１７】次に複層式の円環状液体クロマトグラフィ
装置は、単層式の円環状液体クロマトグラフィ装置に比
して主として内筒及び原料液ノズルの数が異なるのみで
あり、図３及び図４に示すように、円筒状の外筒１２
と、外筒１２の内周に複数の固体吸着材１６，１７，１
８を収容する複数の間隙と内部に密閉された複数の空間
１３Ｂ，１４Ｂ，１５Ｂとを有する複数の内筒１３，１
４，１５と、各間隙に回転しつつ複数の被分離試料を供
給する複数の原料液ノズル１９，２０，２１よりなる原
料供給手段と、各間隙に複数の溶離液を供給する複数の
溶離液入り口ノズル（溶離液ノズル）８，９，１０等の
溶離液手段と、空間（恒温槽）１３Ｂ，１４Ｂ，１５Ｂ
に固体吸着材１６，１７，１８を所定温度に保持する流
体を供給排出する恒温液入り口ノズル（配管）５６，５
８，６０等の恒温液手段と、各間隙の下方に配置され固
体吸着材１６，１７，１８を通過して分離された分離液
を回収する複数の分離液バケット２４，２５，２６
（Ｅ，Ｆ，Ｇ）を有する分離液回収手段と、分離液回収
手段を原料供給手段と同期して回転させる回転駆動手段
４５とを備え、回転駆動手段４５は、前記のように図２
に示す構成と同一である。

【００１８】そして図５に示すように、同期機構は、主
モータＭＭに駆動され原料供給手段と接続する主軸ＭＡ
１と、サブモータＳＭに駆動されそれぞれの分離バケッ
トＥ，Ｆ，Ｇの中空円筒状の回転軸ＥＡ，ＦＡ，ＧＡと
接続する可変軸ＭＢと、主軸ＭＡ１及びそれぞれの分離
バケットＥ，Ｆ，Ｇの回転軸ＥＡ，ＦＡ，ＧＡを駆動す
る補助軸ＭＡ２と、補助軸ＭＡ２と主軸ＭＡ１とを歯合
する歯車ｇＭ１，ｇＭ２と、補助軸ＭＡ２とそれぞれの
分離バケットＥ，Ｆ，Ｇの回転軸ＥＡ，ＦＡ，ＧＡとを
歯合する歯車ｇＧ１，ｇＧ２、ｇＦ１，ｇＦ２及びｇＥ
１，ｇＥ２と、それぞれの分離バケットＥ，Ｆ，Ｇの回
転軸ＥＡ，ＦＡ，ＧＡと可変軸ＭＢとを歯合する歯車ｇ
Ｅ３，ｇＥ１、ｇＦ３，ｇＦ１、ｇＧ３，ｇＧ１と、そ
れぞれの歯車ｇＥ１，ｇＥ２間、ｇＦ１，ｇＦ２間及び
ｇＧ１，ｇＧ２間の歯合を切り替えるクラッチｃＥ１，
ｃＦ１，ｃＧ１と、それぞれの歯車ｇＥ３，ｇＥ１間、
ｇＦ３，ｇＦ１間及びｇＧ３，ｇＧ１間の歯合を切り替
えるクラッチｃＥ２，ｃＦ２，ｃＧ２とよりなる構成と
する。また分離濃縮成分回収装置は、分離液回収手段
と、回転駆動手段とよりなるものとする。

【００１９】ここで図３及び図４を参照しながら構造の
詳細を複層式の円環状液体クロマトグラフィ装置を例に
してに説明する。クロマトグラフィ装置テーブル９５に
ボルト６４によりほぼ水平に固着される円盤状のクロマ
トグラフィ装置基板９３と、クロマトグラフィ装置基板
９３の上面に軸心をほぼ垂直にして配置されクロマトグ
ラフィ装置基板９３に外筒押さえフランジ６２及びボル
ト６３により固着された中空円筒状の外筒１２と、外筒
１２の上端部に外筒押さえフランジ４７及びボルト４９
により固着された円盤状の上部蓋１１と、上部蓋１１の
中心に挿通されボールベアリング５２を介して上部蓋１
１の上面で支持された分配軸７と、外筒１２の中心軸線
上にクロマトグラフィ装置基板９３を貫通して配置され
クロマトグラフィ装置基板９３の下面にボールベアリン
グ７５を介して支持された主軸２３と、ボールベアリン
グ７５の下方で主軸２３に同心状に設けられ主軸２３と
同期して回転する円形皿状のサークルバケット３０と、
サークルバケット３０の下方に同心状に配置されクロマ
トグラフィ装置テーブル９５の下面に固着されたサーク
ルディバイダ３１と、サークルディバイダ３１の下方に
配置されサークルディバイダ３１と止め弁３５，３６，
３７……をそれぞれ介装した配管で接続された回収槽３
２，３３，３４……と、サークルディバイダ３１の下方
で主軸２３の下端にフレキシブルカプリング３９を介し
て結合されたステッピングモータ等の主モータ３８と、
外筒１２に同心状に内装されその下端部をボルト９０に
よりガスケットを介してクロマトグラフィ装置基板９３
に固着された三重円筒状の内筒１３と、内筒１３の内周
側に同心状に内装されその下端部をボルト９１によりガ
スケットを介してクロマトグラフィ装置基板９３に固着
された三重円筒状の内筒１４と、内筒１４の内周側に同
心状に内装されその下端部をボルト９２によりガスケッ
トを介してクロマトグラフィ装置基板９３に固着された
三重円筒状の内筒１５と、分配軸７にベアリング５２の
上方でそれぞれ軸封環４，５，６を介して結合されそれ
ぞれ原料液入り口止め弁１，２，３を備えた原料液供給
管Ａ，Ｂ，Ｃとを含んで構成されている。

【００２０】原料液供給管Ａ，Ｂ，Ｃは、配管支持金物
５５を介して上部蓋１１の上面に支持されるとともに振
れ止め固定されている。分配管７内部には原料液導入孔
がその上端から下方に向けて分配管７の途中、つまり上
部蓋１１の下方になる位置まで形成されており、原料液
導入孔にはボールベアリング５２の上方で外周面に達す
る開口が上部蓋１１からの高さがそれぞれ異なる位置に
設けられており、軸封環４、５、６は、それぞれ開口の
位置に装着されて原料供給管Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ原料
液導入孔に連通させている。そしてそれぞれの開口に原
料液ノズル１９，２０，２１がそれぞれ接続されてい
る。

【００２１】内筒１３，１４，１５はそれぞれ三重円筒
状をなし、内部がそれぞれ密閉された環状の内周区画と
外周区画に分けられ、各外周区画がそれぞれ恒温槽１３
Ｂ，１４Ｂ，１５Ｂをなしている。各内筒１３，１４，
１５の上端部外面の内周区画の上部に対応する位置に円
筒状の仕切り壁１３Ａ，１４Ａ，１５Ａが取り付けられ
ている。外筒１２の内周面と内筒１３の外周面との間は
間隔約１０mmの空隙が形成されており、この空隙に固体
吸着材１６が収容される。同様に、内筒１３の内周面と
内筒１４の外周面及び内筒１４の内周面と内筒１５の外
周面との間にもそれぞれ約１０mmの間隔が保持され、そ
れぞれ固体吸着材１７，１８が収容される。内筒１５は
その軸心線に沿って主軸２３を挿通させており、原料液
ノズル１９，２０，２１の末端は、それぞれ固体吸着材
１６，１７，１８の上部に１０〜１５mm差し込まれる位
置にしてある。

【００２２】クロマトグラフィ装置基板９３には、各内
筒の恒温槽１３Ｂ，１４Ｂ，１５Ｂに恒温液を供給する
恒温液入り口ノズル５６，５８，６０及び恒温槽１３
Ｂ，１４Ｂ，１５Ｂより恒温液を抜き出す３個の恒温液
出口ノズル５９がそれぞれ取り付けられている。各恒温
液入り口ノズル５６，５８，６０は、恒温槽１３Ｂ，１
４Ｂ，１５Ｂにそれぞれ配管８０，８１，８２及びクロ
マトグラフィ装置基板９３に開けられた開口を介して連
通され、各恒温液出口ノズル５９は、恒温槽１３Ｂ，１
４Ｂ，１５Ｂ内部に配置された恒温液取り出し管１３
Ｃ，１４Ｃ，１５Ｃの下端にそれぞれ配管８３，８４，
８５及びクロマトグラフィ装置基板９３に開けられた開
口を介して連通されている。また、クロマトグラフィ装
置基板９３の固体吸着材１６，１７，１８に対応する位
置には、クロマトグラフィ装置基板９３を上下方向に貫
通する多数の分離液細孔が形成されている。

【００２３】サークルバケット３０は、同心円状の分離
液細孔に対応して同心円状に分割された三つの区画３０
ａ，３０Ｂ，３０Ｃよりなり、それぞれの区画の上部に
は分離液バケット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ、２５Ａ，２
５Ｂ，２５Ｃ及び２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃがそれぞれ等
間隔に配置されている。

【００２４】サークルデバイダ３１には、主軸２３を中
心とする同心円状の多数の溝３１Ａ……が形成されてお
り、サークルバケット３０の区画３０Ａ，３０Ｂ，３０
Ｃは、それぞれの底面に接続された溶離液配管７２……
により溝３１Ａ……に接続されている。また、分離液バ
ケット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ、２５Ａ，２５Ｂ，２５
Ｃ及び２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃは、それぞれ分離液配管
２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ、２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ及び
２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃにより、溝３１Ｄ……に接続さ
れている。ただし溶離液配管７２……及び分離液配管２
７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ、２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ及び２
９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃはいずれも、サークルデバイダ３
１には接触していない。サークルデバイダ３１にはま
た、側壁に下部加圧ノズル７８が設けられ、溝３１Ａ…
…の底面には溶離液回収ノズル６９……がそれぞれ接続
されている。また、溝３１Ｄ……の底面は、止め弁３
５，３６，３７……を備えた配管により分離された液の
回収槽３２，３３，３４……に接続されている。上部蓋
１１には、外筒１２の内周面と仕切り壁１３Ａ、仕切り
壁１３Ａと仕切り壁１４Ａ及び仕切り壁１４Ａと仕切り
壁１５Ａでそれぞれ区画された部分に溶離液を供給する
位置に、溶離液入り口ノズル８，９，１０が設けられて
いる。

【００２５】上記構成の装置においては、主モータ３８
が回転すると、主軸２３が回転し、分配軸７に結合され
た原料液ノズル１９，２０，２１等の原料供給手段が回
転する。主モータ３８と同期回転するサブモータ３９が
回転すると、結合されたサークルバケット３０、サーク
ルバケット３０上の分離液バケット、分離液バケット及
びサークルバケットに接続された溶離液配管７２……及
び分離液配管２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ、２８Ａ，２８
Ｂ，２８Ｃ、２９Ａ，２８Ｂ，２９Ｃ等の分離液回収手
段が回転する。回転速度は通常、１時間に１回転程度で
ある。

【００２６】溶離液は、溶離液入り口ノズル８，９，１
０より各固体吸着材１６，１７，１８に対して供給され
る。仕切り壁１３Ａ，１４Ａ，１５Ａにより各固体吸着
材１６，１７，１８を収容している環状の空隙が隔離さ
れているため、空隙ごとに異なる種類の溶離液を供給す
ることができる。

【００２７】次に本実施例の分離動作を説明する。樹脂
の粒子よりなる固体吸着材１６，１７，１８はそれぞれ
所定の位置まで充填され、溶離液入り口ノズル８，９，
１０より各固体吸着材に対して所定の種類の溶離液が供
給される。恒温槽１３Ｂ，１４Ｂ，１５Ｂには、それぞ
れ所定の温度の恒温液が供給される。主モータ３８が所
定の速度で回転され、それに伴って原料液ノズル１９，
２０，２１がその末端部を固体吸着材１６，１７，１８
のなかに位置させながら移動する。

【００２８】被分離試料は、原料液供給管Ａ，Ｂ，Ｃよ
りそれぞれ原料液入り口止め弁１，２，３を経て供給さ
れ、軸封環４，５，６、それぞれの開口を経て原料液導
入孔に導かれる。このあとの動作は、いずれの原料液導
入孔を流れる試料の場合も原理的に同一なので、以下、
原料液ノズル１９を流れる試料の場合について説明す
る。

【００２９】原料液導入孔に流入した被分離試料は、原
料液ノズル１９を経て固体吸着材１６が充填されている
空間に流入する。流入した被分離試料は次第に下方に流
下するが、原料液ノズル１９が回転しているため、その
流路は見かけ上、図３に例示するように螺旋状になる。
さらに、固体吸着材１６と溶離液との作用により、被分
離試料に含まれる成分によって流下の速度が異なるた
め、固体吸着材１６の下端に達するときの周方向の位置
がＡ，Ｂようにずれてくる。すなわち、成分の種類によ
り固体吸着材１６の下端に達する位置が異なり、固体吸
着材１６より流出する位置に成分が分離される。溶離液
入り口ノズル８より供給された溶離液も、固体吸着材１
６に沿って流下する。

【００３０】固体吸着材１６の下端に達した各成分は、
クロマトグラフィ装置基板９３の分離液細孔から下方に
滴下するが、その位置は原料液ノズル１９の回転に同期
してそれぞれ移動する。分離液細孔の下方では、分離液
バケット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃが原料液ノズル１９の
回転に同期して回転しており、分離液細孔を経て滴下す
る被分離試料成分（以下分離液という）は、それぞれ該
当する分離バケットに流入する。言い替えると、各分離
バケット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃは、分離液が滴下する
位置に配置されるようにする。図２に示すように、分離
液バケット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃは周方向の長さの一
部を占めているだけであり、分離液細孔の他の部分（分
離液バケット２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃの上部以外の部
分）から滴下する液、つまり溶離液はサークルバケット
の区画３０Ａに流入する。

【００３１】サークルバケットの区画３０Ａに流入した
溶離液は、溶離液配管７２を経てサークルデバイダ３１
の溝３１Ａに流入し、分離液バケット２４Ａ，２４Ｂ，
２４Ｃに流入した分離液は、分離液配管２７Ａ，２７
Ｂ，２７Ｃを経てサークルデバイダ３１の溝３１Ｄ……
に流入する。溶離液配管７２及び分離液配管２７Ａ，２
７Ｂ，２７Ｃは、サークルバケット３０とともに回転
し、サークルデバイダ３１は回転せず固定であるが、前
記のように、溶離液配管７２及び分離液配管２７Ａ，２
７Ｂ，２７Ｃはサークルデバイダ３１に接触しないよう
に構成されており、回転に支障はない。

【００３２】運転前の分離濃縮成分回収装置の原点合わ
せは、図５に示すように、歯車ｇＭ１を基準に各歯車ｇ
Ｅ１，ｇＦ１，ｇＧ１に予め決められた角度に設置した
センサーにより原点位置の確認を行う。各分離液バケッ
トの位置決めは、後記のようにして外部入力により決定
する。

【００３３】主軸ＭＡ１は、サーボモータ等の主モータ
ＭＭにより制御された速度で原料液ノズル及び歯車ｇＭ
１を駆動する。補助軸ＭＡ２は歯車ｇＭ１を通して歯車
ｇＭ１と同一速度で回転する。可変軸ＭＢはサーボモー
タ等のサブモータＳＭにより、主軸ＭＡ１より増速又は
減速して制御された速度で各歯車ｇＥ３，ｇＦ３，ｇＧ
３を駆動する。

【００３４】分離液バケットＥ，Ｆ，Ｇは、原点合わせ
により決定した位置を保ちながら補助軸ＭＡ２のクラッ
チｃＥ１，ｃＦ１ｃＧ１の通電により、歯車ｇＥ２，ｇ
Ｆ２，ｇＧ２を経て歯車ｇＥ１，ｇＦ１，ｇＧ１により
回転が伝達され、原料液ノズルと同期速度で回転する。

【００３５】分離液バケットＥを進み方向に移動する場
合は、同期運転中のサブモータＳＭを主モータＭＭより
増速する。サブモータＳＭが所定速度に達したことを確
認後、クラッチｃＥ１をＯＦＦし、同時にクラッチｃＥ
２をＯＮにすることにより、歯車ｇＥ３，ｇＥ１を通し
て分離液バケットＥの回転速度はサブモータＳＭの回転
速度と同一になる。一定時間後、クラッチｃＥ２をＯＦ
Ｆし、同時にクラッチｃＥ１をＯＮすることにより、分
離液バケットＥの速度は主モータＭＭと同一速度に復帰
する。以上の動作により分離液バケットＥは進み方向に
移動する。

【００３６】分離液バケットＥを遅れ方向に移動する場
合は、同期運転中のサブモータＳＭを主モータＭＭより
減速する。サブモータＳＭが所定速度に達したことを確
認後、クラッチｃＥ１をＯＦＦし、同時にクラッチｃＥ
２をＯＮにすることにより、歯車ｇＥ３，ｇＥ１を通し
て分離液バケットＥの回転速度はサブモータＳＭの回転
速度と同一になる。一定時間後、クラッチｃＥ２をＯＦ
Ｆし、同時にクラッチｃＥ１をＯＮすることにより、分
離液バケットＥの速度は主モータＭＭと同一速度に復帰
する。以上の動作により分離液バケットＥは遅れ方向に
移動する。

【００３７】クラッチ操作は、分離液バケット移動時及
び同期速度復帰時に、一瞬であるが無動力の状態が生じ
るため、クラッチＯＦＦ時にクラッチの電圧を調整して
規定より少ないトルク状態を作り、クラッチ切替え後、
完全ＯＦＦになるように制御を行う。

【００３８】次に分離液バケットの位置決めは、まずサ
ブモータを停止させて分離液バケットの停止した状態で
原料液ノズルを主モータにより所定速度で回転し、流出
した分離液を分離液バケットで受けるとともにその分離
成分の検出強度分布を検出器で検出し検出信号をコント
ローラ、つまりＣＰＵに送信する。図６及び図７に示す
ように、０°からの回転角度に対応する検出強度波形を
得るとともに、その検出強度波形をコントローラのメモ
リに記憶し、かつ分離液バケットをコントローラからの
信号に基づきサブモータにより所定角度回転し、検出強
度波形の最高位置に分離液バケットをセットする。運転
を開始すると原料液ノズルと分離液バケットの回転速度
が周波数変換機又はインバータ等により同期される。連
続運転中は、所定時間ごとに分離液の検出強度が最高の
現在位置を検出器で検出し検出信号をコントローラに送
信する。その現在位置と位置決め時の検出強度波形の最
高位置との差をコントローラの演算器で演算し、現在位
置と最高位置との差が＋角度側又は−角度側に許容値を
超過したか否かを判定器で判定し、許容値を超過した際
は、コントローラよりサブモータに分離液バケットを所
定角度のスキャニングをするように信号を送り、現在位
置を再設定し直して分離液バケットの位置を微調整する
ように制御する。

【００３９】連続運転中は、所定時間ごとに分離液の検
出強度が最高の現在位置を検出器で検出し検出信号をコ
ントローラに送信する。その現在位置と位置決め時の検
出強度波形の最高位置との差をコントローラの演算器で
演算し、現在位置と最高位置との差が＋角度側又は−角
度側に許容値を超過したか否かを判定器で判定し、許容
値を超過した際は、コントローラよりサブモータに分離
液バケットを所定角度のスキャニングをするように信号
を送り、現在位置を再設定し直して分離液バケットの位
置を微調整するように制御する。

【００４０】以上のように、コントローラにメモリ、タ
イマー、演算器、判定器及び入出力装置等の自動操作手
段を備え、分離液の検出強度が最高の現在位置と位置決
め時の最高位置との差の許容値を予め入力しておくこと
により、分離液バケットの位置の自動制御が可能とな
る。

【００４１】本実施例の効果を確認するため、直径５０
０ｍｍ、樹脂層１０ｍｍ、層高２０００ｍｍの円環状液
体クロマトグラフィ装置を用いて、メタノール／Ｎａｃ
ｌの混合溶液の分離を実施した。◆ （１）混合溶液濃度 メタノール ４０ｍｌ／ｌ（イオン交換水中）◆ ＮａＣｌ ２．９ｇ／ｌ（イオン交換水中）◆ （２）充填樹脂 強陽イオン交換樹脂◆ （３）溶離液 イオン交換水◆ （４）供給量 混合溶液 ３０ｍｌ／ｍｉｎ◆ 溶離液 ３００ｍｌ／ｍｉｎ◆ （５）原料液ノズル回転数 ０．００５ｒｐｍ 各検出器は、メタノールに示差屈折計、Ｎａｃｌに電気
伝導度計をそれぞれ用いた。まず、イオン交換水の所定
流量を流す。充填樹脂が一様にイオン交換水で湿潤状態
になった時点で、所定の回転数に設定された原料液ノズ
ルより混合溶液の供給を開始する。各分離液バケットで
受けた分離液を電気伝導度計及び示差屈折計で測定す
る。分離液バケットの位置設定時に得られた分離結果を
図６及び図７に示す。まずＮａＣｌ（分離成分Ｂ）が流
出し、次いでメタノール（分離成分Ａ）が流出する。図
６の縦軸は固体吸着材の高さを示し、原料液ノズルが原
料を供給しながら図の左側に移動していることを表し、
原料液ノズルの移動とともに各分離成分Ａ，Ｂの流下曲
線も左方向に移動していく。分離液バケットは原料液ノ
ズルの回転速度と同期して移動している。図７は分離成
分Ａ，Ｂの排出時における濃度分布を示す。分離成分
Ａ，Ｂは固体吸着材を流下するにしたがって、円周方向
に拡散する濃度分布を持つ。分離液の流出位置及び濃度
分布が安定した時点でその検出強度波形を記憶する。そ
の後、その最高値の位置に合わせて各分離液バケットの
位置を設定させ、各分離液バケットの回転数と原料液ノ
ズルの回転数とを同期させる。これまでの操作はプログ
ラムされた自動制御装置により、自動操作で実施され
る。本操作による分離運転の立ち上げ時間は約１日であ
った。また自動的操作のため再現性が維持された。

【００４２】本発明によれば、分離運転の立ち上げ、定
常運転及び分離液の流出位置に対する分離液バケットの
位置の微調整等が自動的に常時実施されるため、分離精
度が維持されて長期安定運転が可能となり、かつ自動運
転のため再現性がよい。また回収装置の構造がコンパク
トになり、密閉構造を維持できるため雑菌汚染が防止で
きる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、原料供給手段と分離液
回収手段の速度が自動制御されるため、分離運転の立ち
上げ、定常運転及び分離液バケットの位置の微調整等が
自動的に実施され、分離精度が維持されて長期安定運転
が可能となり、かつ分離運転の再現性が向上する。また
コンパクトな密閉構造になるため雑菌汚染を防止できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す単層式の組立断面図で
ある。

【図２】図１の回転駆動手段を説明する図である。

【図３】本発明の一実施例を示す複層式の組立断面図で
ある。

【図４】図１のＡ−Ａ線断面の図である。

【図５】分離濃縮成分回収装置の構成図である。

【図６】本実施例の効果を説明する図である。

【図７】本実施例の効果を説明する図である。

【図８】従来の技術を示す断面図である。

【符号の説明】

１２ 外筒 １３，１４，１５ 内筒 １３Ｂ，１４Ｂ，１５Ｂ 恒温槽（空間） １６，１７，１８ 固体吸着材 １９，２０，２１ 原料液ノズル ２３ 主軸 ２４，２５，２６ 分離液バケット ３０ サークルバケット ３１ サークルデバイダ ３８ 主モータ ３９ サブモータ ４０，４１ 検出器 ４２ コントローラ ４５ 回転駆動手段 ＭＡ２ 補助軸 ＭＢ 可変軸 ｇＭ１，ｇＭ２ 歯車 ｇＥ１〜ｇＥ３ 歯車 ｇＦ１〜ｇＦ３ 歯車 ｇＧ１〜ｇＧ３ 歯車 ｃＥ１，ｃＥ２ クラッチ ｃＦ１，ｃＦ２ クラッチ ｃＧ１，ｃＧ２ クラッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 30/60 B01D 15/08

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状の外筒と、該外筒の内周に固体吸
   着材を収容する間隙と内部に密閉された空間とを有する
   内筒と、該間隙に回転しつつ被分離試料を供給する原料
   供給手段と、前記間隙に溶離液を供給する溶離液手段
   と、前記空間にそれぞれの固体吸着材を所定温度に保持
   する流体を供給排出する恒温液手段と、前記間隙の下方
   に配置され前記固体吸着材を通過して分離された分離液
   を回収し複数の分離液バケットを有する分離液回収手段
   と、該分離液回収手段をそれぞれの原料供給手段と同期
   して回転させる回転駆動手段とを備えた円環状液体クロ
   マトグラフィ装置において、前記原料供給手段に前記被
   分離試料を前記間隙に供給する一つの原料液ノズルと、
   前記溶離液手段に前記溶離液を前記間隙に供給する一つ
   の溶離液ノズルと、前記恒温液手段に前記流体を前記空
   間に供給排出する一つの配管とを備え、前記回転駆動手
   段は、前記原料供給手段を駆動する主モータと、前記分
   離液回収手段の速度を可変自在に駆動するサブモータ
   と、該サブモータと前記主モータとを切替えかつ同期さ
   せる同期機構と、それぞれの分離液バケットへ流入する
   分離液を検出する少なくとも一つの検出器と、それぞれ
   の検出器の検出信号に応じて前記サブモータ及び前記主
   モータを制御するコントローラとを具備し、前記コント
   ローラは、サブモータを停止した状態で主モータを回転
   させ、それぞれの分離液バケットに流入するそれぞれの
   分離液の検出強度波形を記憶し、それぞれの検出強度波
   形の最高位置にそれぞれの分離液バケットを位置決めさ
   せるとともに、連続運転中、所定時間毎に分離液の検出
   強度が最高の現在位置を検出器で検出し、その現在位置
   と位置決め時の検出強度波形の最高位置との差を演算
   し、算出された前記差が＋角度側または−角度側に許容
   値を超過したか否かを判定し、許容値を超過していると
   きは分離液バケットの位置を微調整するものであること
   を特徴とする円環状液体クロマトグラフィ装置。
2. 【請求項２】 円筒状の外筒と、該外筒の内周に固体吸
   着材を収容する間隙と内部に密閉された空間とを有する
   内筒と、該間隙に回転しつつ被分離試料を供給する原料
   供給手段と、前記間隙に溶離液を供給する溶離液手段
   と、前記空間に前記固体吸着材を所定温度に保持する流
   体を供給排出する恒温液手段と、前記間隙の下方に配置
   され前記固体吸着材を通過して分離された分離液を回収
   し複数の分離液バケットを有する分離液回収手段と、該
   分離液回収手段をそれぞれの原料供給手段と同期して回
   転させる回転駆動手段とを備えた円環状液体クロマトグ
   ラフィ装置において、前記内筒は同心円状に内側に順に
   配置された複数の内筒よりなり、それぞれの内筒に複数
   の間隙及び複数の空間と、前記原料供給手段に複数の被
   分離試料をそれぞれの間隙に供給する複数の原料液ノズ
   ルと、前記溶離液手段に複数の溶離液をそれぞれの間隙
   に供給する複数の溶離液ノズルと、前記恒温液手段に複
   数の流体をそれぞれの空間に供給排出する複数の配管と
   を備え、前記回転駆動手段は、それぞれの原料液ノズル
   を駆動する主モータと、前記分離液回収手段の速度を可
   変自在に駆動するサブモータと、該サブモータと前記主
   モータとを切替えかつ同期させる同期機構と、それぞれ
   の分離液バケットへ流入する分離液を検出する少なくと
   も一つの検出器と、それぞれの検出器の検出信号に応じ
   て前記サブモータ及び前記主モータを制御するコントロ
   ーラとを具備し、前記コントローラは、サブモータを停
   止した状態で主モータを回転させ、それぞれの分離液バ
   ケットに流入するそれぞれの分離液の検出強度波形を記
   憶し、それぞれの検出強度波形の最高位置にそれぞれの
   分離液バケットを位置決めさせるとともに、連続運転
   中、所定時間毎に分離液の検出強度が最高の現在位置を
   検出器で検出し、その現在位置と位置決め時の検出強度
   波形の最高位置との差を演算し、算出された前記差が＋
   角度側または−角度側に許容値を超過したか否かを判定
   し、許容値を超過しているときは分離液バケットの位置
   を微調整するものであることを特徴とする円環状液体ク
   ロマトグラフィ装置。
3. 【請求項３】 同期機構は、主モータに駆動され原料供
   給手段へ接続する主軸と、サブモータに駆動されそれぞ
   れの分離バケットの回転軸へ接続する可変軸と、前記主
   軸及びそれぞれの分離バケットの回転軸と歯合する補助
   軸と、該補助軸と前記主軸又は該補助軸とそれぞれの分
   離バケットの回転軸と前記可変軸とを歯合する歯車と、
   それぞれの歯車の歯合を切替えるクラッチとにより形成
   されていることを特徴とする請求項１又は２記載の円環
   状液体クロマトグラフィ装置。
4. 【請求項４】 コントローラに、自動操作手段を具備し
   たことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の
   円環状液体クロマトグラフィ装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項記載の円環
   状液体クロマトグラフィ装置に設けられ、分離液回収手
   段と、回転駆動手段とよりなることを特徴とする円環状
   液体クロマトグラフィ装置の分離濃縮成分回収装置。