JP6345657B2 - 気液分離器 - Google Patents

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Description

本発明は、気液分離（ｇａｓ−ｌｉｑｕｉｄ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）の分野に関する。特に、本発明は、クロマトグラフィの用途、特に高速液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ：ｈｉｇｈ−ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｌｉｑｕｉｄ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）、とりわけ超臨界流体クロマトグラフィ（ＳＦＣ：ｓｕｐｅｒ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｆｌｕｉｄ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）に使用される溶媒混合物の分離のための気液分離に焦点を当てる。一態様において、本発明は、二酸化炭素（ＣＯ２）とエタノールまたはメタノールなどの共溶媒（ｃｏ−ｓｏｌｖｅｎｔ）との分離に関する。
超臨界流体クロマトグラフィは、抽出溶媒として超臨界流体を使用することによって、ある成分、すなわちある抽出物を別の成分、すなわちマトリクスから分離することを可能にする。ＳＦＣおよびＨＰＬＣによって、様々な物質を化学的に分析、同定および定量化することができる。ＳＦＣの用途で超臨界流体として二酸化炭素を使用すると、物質の抽出を超臨界条件の下で行わなければならない。二酸化炭素を選ばれた超臨界流体と考えると、抽出は、３１℃の臨界温度より高い温度および７４バールの臨界圧力より高い圧力で行われなければならない。
クロマトグラフィカラムの内部でＣＯ２またはＣＯ２の混合物を液体状態に保つためには、クロマトグラフィシステム全体を所定の圧力レベルに保たなければならない。このために、クロマトグラフィカラムの下流およびそれぞれの検出器の下流に、通常は背圧（ｂａｃｋ−ｐｒｅｓｓｕｒｅ）調節器が提供され、クロマトグラフィシステム内部の圧力を所定のレベルに保つ。
実際的な用途では、ＳＦＣ技術には、クロマトグラフィによって分離される物質の移動相（ｍｏｂｉｌｅ ｐｈａｓｅ）を開いた容器の中に容易に集めることができないという欠点を伴う。液体ＣＯ２と追加溶媒の混合物が大気圧に曝されるとすぐに、ＣＯ２が急に膨張し、追加溶媒と共にエーロゾルを形成する。溶媒を損失なく集めるには、エーロゾルの十分な気液分離が必要である。
気液混合物は一般に、サイクロンの原理に従って動作する慣性分離器を使用することによって、気体成分と液体成分に分離することができる。その場合、エーロゾルは、円錐形の容器の中へ接線方向に入れられる。エーロゾルは円形の経路を伝わり、したがって、その液体粒子は、前記容器の側壁に衝突するまで半径方向外側に移動する。その質量が減少するため、気体成分が受ける慣性力は小さくなり、中央の浸漬管によって円錐形の容器を出ることができる。
ＳＦＣでは、エーロゾルの組成が大きく変わる可能性がある。ＣＯ２とメタノールのような追加溶媒の混合物は、メタノール画分（ｆｒａｃｔｉｏｎ）が１０％から６０％まで変わる可能性がある。結果として、それに応じてエーロゾルの構成およびその体積流れ（ｖｏｌｕｍｅ ｆｌｏｗ）が変わり、したがって、サイクロン型分離器におけるエーロゾルの液体画分と気体画分の分離率が最適条件に及ばないことがある。
他の気液分離システムは、例えばエーロゾルの体積流れを偏向板に方向付ける衝突分離を使用し、偏向板は試験管によって提供することも可能である。
一般的に、衝突分離器および慣性分離器は、エーロゾルがその中へ膨張すべき比較的大きい体積を必要とする。そうした比較的大きい容器は、自己洗浄効果の点において最適ではなく、したがって、そうした分離器によって順次処理されるエーロゾルおよび物質の相互汚染をもたらす恐れがある。
原則として、高い圧力レベルで動作する時には、衝突分離器の大きさおよび表面を最小限に抑えることができる。例えば、加圧された環境に、偏向板として働く試験管を提供することができる。その場合、エーロゾルがベント出口から流出し、所定の角度で試験管の側壁に衝突することができる。そうした衝突分離器では、実際に、相互汚染がずっと低いより少量の物質を集めることが可能である。しかし、高い圧力レベルで動作する衝突分離器では、大規模な自動分別（ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ）を実現することができない。
したがって、加圧された領域では限られた量の試験管しか自動処理することができないため、運転経費および費用が比較的高くなる。さらに、分離率は大気圧で動作する衝突分離器ほど良くない。
したがって、本発明の一目的は、エーロゾルの気体成分と液体成分の改善された分離率を特色とする改善された気液分離器（ｇａｓ−ｌｉｑｕｉｄ ｓｅｐａｒａｔｏｒ）を提供することである。気液分離器はさらに、エーロゾルの構成および組成が変化する時でも、高い分離率を提供すべきである。さらに、気液分離器は、とりわけＳＦＣの用途に対して、ＣＯ２とメタノールのような溶媒の効率的な分離を提供すべきである。本発明のさらなる目的は、好ましくは大気圧において、ＳＦＣに対して大規模な自動分別および分取（ｆｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）の実現を可能にする気液分離を提供することである。
第１の態様において、軸方向または長手方向（ｚ）に延びるチャンバを備える気液分離器が提供される。チャンバは、少なくとも流れチャンバ部分（ｆｌｏｗ ｃｈａｍｂｅｒ ｐｏｒｔｉｏｎ）および収集チャンバ部分（ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ ｃｈａｍｂｅｒ ｐｏｒｔｉｏｎ）を有する。流れチャンバ部分は、収集チャンバ部分へ延びる。したがって、流れチャンバ部分および収集チャンバ部分は、互いに流れ連通する。気液分離器は、チャンバの流れチャンバ部分に配置された偏向器をさらに備える。偏向器は、偏向器とチャンバの側壁との間に狭まる流路を形成するように半径方向外側および軸方向（ｚ）に延びる偏向パネル（ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ ｐａｎｅｌ）を有する。
流路は、偏向パネルとチャンバの側壁との間、通常は流路と流れチャンバ部分の側壁との間に提供される。偏向パネルの形および向きにより、エーロゾルまたは気液混合物がそれを通って流れることができる断面が、流れの方向に対する横断方向において減少する。結果として、流路の直径および大きさが下流方向に減少する。
さらに、偏向パネルは自由縁、特に下側の自由縁を有する。
この文脈において、下側部分、底部分または遠位部分とは、気液分離器の下流の端部に近い部分または下流の端部を向いた部分を指し、上側領域または近位領域とは、気液分離器の上流に位置する部分または上流を向いた部分を指す。
したがって、下側の自由縁は、気液分離器の下流方向を向いた偏向パネルの遠位端に位置する。
偏向パネルの自由縁は、チャンバの周囲の側壁に対して所定の距離に位置する。その場合、自由縁は流路の最も小さい部分を特徴づけ、一種の隘路を提供する。
気液分離器は、エーロゾルの気体成分がそれを通って気液分離器から出ることができる少なくとも１つの気体出口をさらに備える。その少なくとも１つの気体出口は、偏向パネルによって遮蔽され、さらにその自由縁から軸方向にオフセットして配置される。通常、少なくとも１つの気体出口は、下側の自由縁から軸方向のある距離に配置される。少なくとも１つの気体出口は、下側の自由縁の軸方向の位置に比べて近位方向に変位される。
少なくとも１つの気体出口は、偏向パネルによって遮蔽された領域に位置し、流路も延びる軸方向の位置または領域に配置される。少なくとも１つの気体出口は、狭まる流路から半径方向にオフセットして、通常は近位方向または上流方向に配置される。少なくとも１つの気体出口は通常、偏向パネルによって前記流路から分離される。したがって、前記偏向パネルは、実質的に閉じた面または構造を備え、貫通口、オリフィスまたはスリットがない。
軸方向および遠位方向に、半径方向外側に延びる偏向器を提供することによって、提供されたエーロゾルがそれを通って流れなければならない流路が狭くなり、それにより、エーロゾルの軸方向の流速の増加が引き起こされる。偏向パネルの下側の自由縁から近位のある距離のところに少なくとも１つの気体出口を提供することによって、エーロゾルの気体成分は下側の自由縁のまわりを流れ、その流れの方向を変えるようになる。
少なくとも１つの気体出口に到達するために、エーロゾルの気体成分は、自由縁のまわりでほぼ１８０°方向を変えなければならないことがある。エーロゾルは半径方向に狭まる流路を通って流れる時に、軸方向および遠位方向の加速を受けるため、エーロゾルの液体成分の運動量および運動エネルギーが大きくなりすぎ、したがって、その液体成分が気体成分の反転の動きおよび近位を向いた動きに追従するのを妨げる可能性がある。実際に、偏向パネルおよび狭まる流路を通った後、エーロゾルの液体成分はチャンバの側壁に衝突し、液体成分を、液体が集められ液体出口に案内される前記チャンバの底部分または遠位部分に集めることができる。
偏向パネルはさらに、気液分離器のチャンバを流れチャンバ部分および下流の収集チャンバ部分に軸方向に分割することができる。流れチャンバ部分は、偏向パネルおよびチャンバの側壁によって形成される狭まる流路と一致してもよい。偏向パネルの自由縁において、流れチャンバは収集チャンバ部分に合流する。狭まる流路と比べると、収集チャンバ部分では、エーロゾルがその中へ膨張することができる断面が急に増大する。このように断面が急に増大することが、エーロゾルの気体成分の減速を助け、一方、液体成分はその質量および慣性がより大きいため、あまり減衰せずにチャンバの側壁に衝突することができる。
さらなる実施形態では、偏向パネルは実質的に円錐形である。偏向パネルは少なくとも１つ気体出口を完全に囲み、また偏向器とチャンバの側壁との間に半径方向に対称な狭まる流路を提供することができる。偏向パネルが軸方向（ｚ）に対して延びる角度は、気液分離器によって分離されるエーロゾルのタイプに依存する可能性がある。さらに、偏向パネルならびに偏向器の角度および全体的な幾何学的形状は、チャンバの幾何的な寸法および幾何的な形状に応じて異なることがある。
偏向パネルは、狭まる流路の半径方向の幅が、軸方向、特に遠位方向に一定の割合で減少するように、かなり直線的な円錐形を備えることができる。
しかしながら、偏向パネルの形が円錐形から外れることも考えられる。少なくとも断面において、偏向パネルは、軸方向（ｚ）および半径方向（ｒ）によって画成される面内に、湾曲した形または曲がった形を備えることができる。それに応じて、偏向パネルは、少なくとも断面において、凸形または凹形の幾何学的形状を備えることができる。通常、偏向パネルは、半径方向および／または周方向の対称性を備える。
他の実施形態によれば、偏向パネルは、半径方向外側に延びる拡張部分および円筒部分を備える。円筒部分は軸方向に延びる。さらに、円筒部分は、拡張部分に軸方向に隣接して配置される。下流方向に見ると、したがって、チャンバの近位端または入口の端部から、遠位端、したがって液体収集用の端部に向かって見ると、偏向パネルは半径方向外側に広がり、通常は拡張部分の軸方向の延長より大きい軸方向の延長を備える円筒部分へ延びる。典型的な実施形態では、円筒部分は、偏向パネルの伸長部全体の５０％超、７５％超、８０％超、またはさらには９０％超延びる。さらに、円筒部分は、長手方向、したがって軸方向における、実質的に一定の直径および形状を特色とする。
円筒部分は、環状であるが長手方向に延びる流れ隙間またはそれぞれの流路を形成する。流れ隙間またはそれぞれの流路の半径方向の幅は、チャンバの内径よりずっと小さい。通常、環状の流れ隙間または環状流路の半径方向の大きさは、わずか数ミリメートルの範囲内であるか、またはさらには１ｍｍより小さい。
偏向パネル、特にその円筒部分の軸方向の延長が比較的大きいことによって、エーロゾルの気体成分と液体成分の慣性に基づく分離を助けることができる。比較的長い円筒部分およびそれぞれの環状流路は、エーロゾルの自由縁へ向かう明瞭な軸方向の流れ挙動が発生することを可能にし、助けることができる。実際に、改善された気液分離を得ることが可能である。
様々な実施形態において、気液分離器のチャンバは、円筒状または管状の幾何学的形状を備える。チャンバの側壁は、入口チャンバ部分（ｉｎｌｅｔ ｃｈａｍｂｅｒ ｐｏｒｔｉｏｎ）から流れチャンバ部分に沿って収集チャンバ部分まで延びる、円筒形の管を備えることができる。気液分離器のチャンバの様々なチャンバ部分は、軸方向（ｚ）において互いに合流することができる。半径方向（ｒ）では、様々なチャンバ部分を、単一で共通の管状チャンバによって囲むことができる。
他の実施形態において、偏向パネルの自由縁は、円筒状に成形されたチャンバの側壁と共に環状の流れ隙間を形成する。通常、偏向パネルの自由縁は、チャンバの側壁から所定の半径方向の距離に配置される。円錐形の偏向パネルの下端として提供される自由縁は、円形構造を備え、また偏向器およびその偏向パネルは軸方向に配向され、チャンバの長手方向の軸と相互に整列させることができるため、偏向パネルと側壁の間に、周方向または接線方向において実質的に一定である隙間の大きさを特色とする、環状の流れ隙間を提供することができる。したがって、偏向パネル、特に円錐形の偏向パネル、およびその流れチャンバ部分を有するチャンバは、回転軸としての中心の長手方向の軸による回転に対して実質的に変化しない、相互に対応する幾何学的形状および形態を備える。環状の流れ隙間が偏向パネルの円筒部分によって形成される実施形態では、隙間の大きさは半径方向および軸方向において一定である。
さらなる実施形態において、少なくとも１つの気体出口は、軸方向に延びる気体出口ダクトと流れ連通する。気体出口ダクトは、通常はチャンバの中心部分に配置され、その長手方向の軸と一致することもできる。気体出口ダクトによって、気体出口に入る気体成分を気液分離器から放出することができる。気体出口ダクトは、近位方向または遠位方向に延び、さらにチャンバの近位または遠位の端部、したがって上側または下側の端部を通過することができる。
さらなる態様において、偏向器は、カップ形の偏向器を形成するように偏向パネルの近位部分と一体形成された、閉じたベース部分を備える。したがって、気体成分は自由縁を介して偏向器に入った後、偏向器の内部から気体出口を介して流出することしかできない。様々な実施形態において、少なくとも１つの気体出口は、偏向器のベース部分にきわめて近接して配置される。通常、気体出口は、偏向器の軸方向の伸長部の上側４分の１または上側３分の１に配置される。少なくとも１つの気体出口は、偏向器の自由縁より偏向器のベース部分の近くに配置される。こうして、エーロゾルの液体成分が気体出口に入ることを効果的に防止するために、偏向パネルによって気体出口を効果的に遮蔽することができる。
他の態様において、偏向器は、気体出口ダクトの近位端部に配置される。さらに偏向器は、気体出口ダクトに取り付けることもできる。したがって、気体出口ダクトは、偏向器のための機械的な支持体として働くことができる。気体出口ダクトの半径方向の寸法または直径は、少なくとも偏向器のベース部分の半径方向または横断方向の断面よりわずかに小さくすることができる。さらに、少なくとも１つの気体出口を、気体出口ダクトの半径方向外側に面する側壁に提供し、偏向パネルの実質的に半径方向内側に面する側壁部分の方を向くようにすることができる。気体出口ダクトの近位端部は、複数の半径方向を向いた気体出口を備えることができる。気体出口はそれぞれ、１つまたは複数の貫通口を備えること、または気体出口ダクトの近位端部に提供された環状の出口スリットの形を備えることができる。
様々な実施形態において、少なくとも１つの気体出口と偏向パネルの内側に面する部分との間の半径方向の距離は、半径方向に延びる気体出口に入る気体が密接に偏向パネルの前記部分を通るように、またさらなる液体成分も偏向パネルの内側に面する側壁部分で凝結することができるように選択される。それぞれの液体成分は、気液分離器の近位端が上方に配向されていると偏向パネルを流れ落ち（ｒｉｎｓｅ ｄｏｗｎ）、その自由縁に達すると収集チャンバの中に落下することができる。
他の態様において、気液分離器は、流体出口ダクトと流体連通する遠位端部に液体収集部分をさらに備える。通常、液体収集部分は、収集チャンバ部分の遠位端に提供される。液体収集部分は、気液分離器の底部分を提供することができ、またチャンバの側壁を流れ落ちる液体成分が半径方向中央のシンクまたは窪みの中に溜まり、集められた液体をそこから出口ダクトを介して放出できるように、半径方向内側に面取りされたまたは傾斜した収集用の面を備えることができる。
さらなる実施形態において、気液分離器は、偏向器の上流に配置され、チャンバの断面全体に延びる仕切部材（ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ｍｅｍｂｅｒ）を備える。仕切部材は、流れチャンバ部分をその上流に配置された流れた入口チャンバ部分から分離する働きをする。一般的に、チャンバに提供されるエーロゾルは、頂部または近位端から入口チャンバ部分に向かい、チャンバに入る。次いで、エーロゾルは、気液分離器のチャンバの下端または遠位端に提供された収集チャンバ部分に入る前に流れチャンバ部分に入るために、仕切部材を通らなければならない。
入口チャンバ部分には、少なくともエーロゾルの液体成分と気体成分の事前分離（ｐｒｅ−ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）を提供することができる。後続のチャンバ部分、したがって流れチャンバ部分および／または収集チャンバ部分では、追加の一連の気液分離を実施することができる。
仕切部材は、提供されたエーロゾルの気体成分および液体成分の流れチャンバ部分への流入を制御するように働く。仕切部材は、スロットル効果を提供することができる。仕切部材はさらに、エーロゾルおよびその各成分の周方向または接線方向（ｗ）におけるねじりの動きを生じさせる、助けるまたは増幅することができる。
さらなる実施形態において、仕切部材は、外側の半径方向の縁部に、仕切部材を通る軸方向の通路を形成する少なくとも１つの軸方向の貫通口を備える。貫通口は、チャンバの側壁の隣りに位置する。仕切部材は、すべてがその外側の半径方向の縁部に提供され、等距離に配置することが可能な複数の軸方向の貫通口を備えることができる。こうして、仕切部材は、気液分離器の入口チャンバ部分と流れチャンバ部分を分離し、それらの間に、仕切部材の外側の半径方向の縁部の近くもしくはその縁部に配設された軸方向の通路または貫通口を介してのみ流れ連通を提供する。
こうして、入口チャンバ部分に入るエーロゾルを、仕切部材の半径方向外側に配置された貫通口を通して強制的に流し、それによって、流れ全体をチャンバの半径方向外側の周縁部へ方向付ける。狭まる流路の入口は、仕切部材の少なくとも１つの軸方向の貫通口の大きさおよび位置に対応する。こうして、エーロゾルは、仕切部材の少なくとも１つの軸方向の貫通口を通った後、その下流の流れチャンバ部分に提供された狭まる流路に直接衝突する。
さらに他の実施形態において、仕切部材の少なくとも１つの貫通口は、軸方向（ｚ）に対して所定の角度で延びる。複数の軸方向の貫通口が提供される時、貫通口またはこれらの貫通口によって形成されるチャネルは、すべて平行に、軸方向（ｚ）に対して同じ所定の角度で延びることができる。貫通口の軸方向の寸法は、仕切部材の軸方向の厚さに応じて変わることがある。
既に言及したように、少なくとも１つの軸方向の貫通口は、軸方向に対してある特定の角度で延びることが可能なチャネルのような幾何学的形状を備えることができる。こうして、貫通口またはそうした貫通口によって形成されるチャネルは、ある程度曲がった向きを提供し、エーロゾルおよびその各成分に対してねじりの動きまたは渦のような動きを生じさせることができる。形および角度に応じて、仕切部材の少なくとも１つの軸方向の貫通口が延び、貫通口を通して広がるエーロゾルの渦状の動きは、それに応じて変わることがある。
仕切部材の少なくとも１つの貫通口の角度および軸方向の延長は、エーロゾルの液体成分の層流が支配的な流れがチャンバの側壁に沿って流れ落ちるように選択することができる。
さらなる実施形態において、気液分離器は、軸方向にチャンバへ延びる入口ダクトを備えることもできる。入口ダクトは、気液分離器の近位端を通って、通常は気液分離器の近位の蓋として働く頭部分を通って延びることができる。入口ダクトは、チャンバの半径方向中央に配置することができ、エーロゾルを半径方向外側に入口チャンバ部分へ分散させるおよび／または分配する働きをする。したがって、入口ダクトは、チャンバ内部で半径方向中央に配置され、さらに半径方向外側にチャンバの側壁の方を向いた少なくとも１つの入口と流体連通する。
仕切部材のない実施形態では、入口チャンバ部分は流れチャンバ部分と実質的に等価であり、逆もまた同様である。この場合、入口ダクトは、チャンバの頭部分の上側部分に隣接する流れチャンバの円筒部分に相当することができ、一方、流れチャンバ部分は、流入するエーロゾルに対して、軸方向の遠位方向に変化するまたは狭まる断面を備える。
すべてが入口ダクトと流体連通する複数の入口を提供することにより、エーロゾルを、入口チャンバ部分において、チャンバおよびそれぞれの入口チャンバ部分の側壁に向かって半径方向外側に分配することが可能になる。エーロゾルを半径方向の中央領域から半径方向外側に、チャンバの側壁に向かって方向付けることにより、入口チャンバ部分において、エーロゾルの衝突に基づく事前分離を提供することができる。
さらなる態様において、入口ダクトは、チャンバの近位端で複数の半径方向に延びる入口に分岐する。入口または複数の入口は通常、仕切部材から所定の軸方向の距離に配置される。入口は、それに応じて流入するエーロゾルを方向付けるために、厳密に半径方向に延びるだけではなく、接線方向または軸方向を向くこともできる。
気体成分は、容易に再分配され、仕切部材の軸方向の貫通口に向かって流れることができ、液体成分は、入口チャンバ部分の側壁に衝突し凝結することができる。結果として、事前に分離された液体成分は、仕切部材の軸方向の貫通口を通ってチャンバの側壁に沿って流れ落ち、流れチャンバ部分に入ることができる。その場合、残りのエーロゾルの流れは、通常は液体成分のチャンバの側壁に沿った実質的に層状の流れが引き離されないような形で、軸方向の遠位方向に加速される。
さらなる実施形態において、少なくとも１つの入口は、入口チャンバ部分へ延びる、または流れチャンバ部分へ延びる湾曲部分を備える。前記湾曲部分は、自由端が近位方向を向いている。通常、エーロゾルがそれから入口チャンバ部分および／または流れチャンバ部分へ送り込まれる入口の自由端は、上方を、例えば気液分離器のチャンバの頭部分の内側および下側を向いた面の方を向いている。
通常、湾曲した入口は偏向器のベース部分から半径方向外側に突出することができ、したがって半径方向外側に、入口チャンバ部分またはそれぞれの流れチャンバ部分へ突出することができる。その自由端が軸方向、通常は入口に入るエーロゾルの供給方向と反対の方向を向いているため、エーロゾルは、少なくとも１つの入口の湾曲部分によって方向を変えられると、慣性に基づく分離ならびに衝突に基づく分離を受けるようになる。そうした実施形態では、入口の形状および幾何学的形状が、改善された気液分離を助け、可能にする。
入口チャンバ部分ならびに流れチャンバ部分で起こり得る衝突に基づく分離によって得られた、事前に分離された液体成分は、気液分離器の遠位端部で液体収集部分によって集められるまたは溜められるまで、チャンバの側壁全体を流れ落ちる。
残りの液体成分は、気体成分と一緒に流れチャンバ部分に入り、狭まる流路または狭められた流路を通って流れる時、軸方向の加速を受けることができる。狭まる流路または狭められた流路は、偏向パネルの自由縁と共に、後続の慣性分離器を提供する。気体成分と液体成分の混合物が偏向パネルの下側の自由縁を通った後、気体成分は自由縁のまわりで容易に方向を変え、上方または近位に向かい、少なくとも１つの気体出口に流入することができる。液体成分は、その比較的大きい慣性のために、気体成分の軸方向に転換する流れに追従することができず、したがって、収集チャンバ部分の側壁で衝突または凝縮する可能性がある。
気液分離器の半径方向中央領域に入口ダクトおよび出口ダクトを提供し、入口ダクトおよび気体出口ダクトを、２つの軸方向に分離されたチャンバ部分の中で実質的に互いに平行に配置することによって、２工程の連続した気液分離を提供することができる。第１の工程では、入口チャンバ部分で起こる衝突に基づく分離または衝突が支配的な分離によって、提供されたエーロゾルを事前に分離することができる。引き続き、偏向器、ならびに偏向パネルの自由縁から軸方向にオフセットして配置された気体出口の特定の形状および幾何学的形状によって、残りのエーロゾルの慣性に基づく分離または慣性が支配的な分離を提供することができる。
対称性の理由によって、チャンバを円筒形のものとすることができる。しかしながら、連続して起こる衝突に基づく分離および慣性に基づく分離は、一般的には提供されたエーロゾルの接線方向のねじりの動きを必要としない。従来のサイクロン型の気液分離器とは対照的に、この偏向器および気体出口によって提供される慣性に基づく分離は、多様な異なる構成の気液組成に対してもかなり高い分離率を提供する。さらに、入口ダクトと相互に整列させたホルダによって、チャンバの中に仕切部材を取り付けることができる。
明らかに、衝突に基づく分離および慣性に基づく分離は、流れチャンバ部分または入口チャンバ部分、および収集チャンバ部分において、それぞれ同時に起こることもあり得る。通常、流れチャンバ部分における分離は、衝突分離によって支配される可能性があり、一方、収集チャンバ部分における分離は、慣性に基づく分離によって支配される可能性がある。
ホルダは、棒のような形状を備え、気液分離器の頭部分から遠位方向にチャンバへ延びることができる。ホルダは中空の棒を備えることができ、中空の棒は、入口ダクトを受けること、および複数の半径方向外側を向いた入口が貫通または交差することが可能である。
仕切部材をホルダに取り付けることにより、特に清浄化またはメンテナンスのために、気液分離器の組立および分解を容易に行うことが可能になる。したがって、入口ダクト、ホルダ、場合により仕切部材と共に、頭部分を頭部モジュールとして予め組み立てることができ、一方、気体出口ダクトおよびその上に取り付けられたカップ形の偏向器を気液分離器の底部分と共に予め組み立て、それによって底部モジュールとして働くようにすることができる。
こうして、気液分離器は、その個々の部材を組み合わせるまたは入れ換えることによって再構成することも可能である。例えば、偏向器を交換するために、底部分、気体出口ダクトおよび偏向器からなる底部モジュールを気液分離器から分解し、取り外すことが考えられる。同様に、やはり頭部モジュールを、その構成要素の少なくとも１つを入れ換えることによって容易に変えることが可能である。一般的には、偏向器および／または仕切部材のような気液分離器の構成要素を交換することによって、気液分離器を容易に再構成することが可能である。したがって、気液分離器を、様々なタイプの気液混合物またはエーロゾルに対して汎用的に適合させることができる。
さらなる独立した態様において、本発明はまた、クロマトグラフィシステムに関する。そうしたシステムは、少なくとも１つの溶媒混合物を収納および／または調製するための少なくとも１つのリザーバを備える。クロマトグラフィシステムは、少なくとも１つのクロマトグラフィカラム、および物質を分析、同定および定量化するための少なくとも１つの検出または分析ユニットをさらに備える。クロマトグラフィシステムは、少なくとも１つの前述の気液分離器をさらに備える。
さらなる態様において、クロマトグラフィ装置は、気液分離器が、通常はＣＯ２およびメタノールを含むエーロゾルを分離するように動作可能である、超臨界流体クロマトグラフィ（ＳＦＣ）装置として設計される。
そうした気液分離器を用いた第１の実験は、９８％を上回る分離率を示し、ＣＯ２成分を９６％〜９８％の割合で再捕捉することができた。メタノール成分は、９７％〜９９％の割合で再捕捉することができた。ＣＯ２−メタノール混合物の多様な異なる組成を用いて、こうした分離率およびさらに優れた分離率を得ることができる。したがって、気液分離器は、エーロゾル中でＣＯ２およびメタノールの濃度が変化する場合にも高度な分離を提供するように適合される。
さらに、気液分離器は、最小限の空間しか必要とせず、比較的小さい体積を備える。したがって、エーロゾルおよび／またはその液体成分によって、気液分離器のほぼ任意の構成要素が一回り洗浄されるため、気液分離器は本質的に有益な自浄効果を提供する。したがって、チャンバの直径は、わずか数センチメートルとすることができる。通常、チャンバの直径は５ｃｍより小さい。チャンバの直径をさらに４ｃｍより小さくすること、または直径を約３ｃｍもしくはさらに小さくすることができる。
気液分離器は、一般に大気圧で動作させることができる。しかしながら、より多量の液体、例えばメタノールの蓄積を回避するために、気液分離器を、背圧調節器によって提供される、例えば１．５バールの適度な内部背圧で動作させることができる。
しかしながら、液体成分が収集チャンバ部分を介して集められ、液体出口ダクトによって提供されることにより、大気圧の下で動作することができる自動分別が可能になる。従来型のＨＰＬＣ分析と類似の気液分離器によって、ＳＦＣ分析でも完全自動式の分取を実施することができる。
気体／液体分離器の内壁および構成要素は、実質的に恒久的に湿っているため、自浄効果を生じさせることができるだけではなく、サンプルの相互汚染をかなり低くすることが達成可能である。さらなる利益として、分離器によって、結果として生じるクロマトグラムにおけるピーク広がり（ｐｅａｋ ｂｒｏａｄｅｎｉｎｇ）がかなり小さくなる。
実際において、気液分離器は、ＳＦＣ分析をセットアップするのに必要な技術的設備の複雑さおよび費用を軽減するのを助ける。
他の態様によれば、高速液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）型クロマトグラフィシステムをＳＦＣ型クロマトグラフィシステムに転換することを助け、可能にする転換キットも提供される。したがって、転換キットは、ＨＰＬＣシステムをＳＦＣシステムに転換するように動作可能であり、そのように構成される。そうしたキットは少なくとも、通常のＨＰＬＣ型クロマトグラフィシステムの他の気液分離器に取って代わるように構成および適合された前述の液体分離器を備える。
本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明に様々な修正および変更を加えることが可能であることが、当業者にはさらに明らかになるであろう。さらに、添付の特許請求の範囲に使用されるいずれの参照符号も、本発明の範囲を制限するものと解釈されないことに留意されたい。
以下では、図面を参照することによって本発明の様々な実施形態について説明する。
気液分離器の概略的な縦断面図である。 図１による気液分離器のＡ−Ａに沿った横断面図である。 図１による気液分離器のＢ−Ｂに沿った横断面図である。 図１による気液分離器のＣ−Ｃに沿った横断面図である。 図１〜４に示す気液分離器を使用するＳＦＣシステムの概略的なブロック図である。 気液分離器の別の実施形態の概略的な縦断面図である。 図６による気液分離器のＤ−Ｄに沿った断面図である。 図６および７の気液分離器に配置される挿入物の縦断面図である。 気液分離器の別の実施形態の縦断面図である。 図９による気液分離器のＥ−Ｅに沿った断面図である。 別の気液分離器を通る縦断面図である。 図１１による気液分離器のＦ−Ｆに沿った断面図である。 気液分離器の別の実施形態の縦断面図である。 図１３による気液分離器のＧ−Ｇに沿った断面図である。
図１では、気液分離器１０を縦断面図として示している。気液分離器１０は、側壁１４を有し、かつ軸方向（ｚ）に延びる実質的に円筒形のチャンバ１２を備える。上端または近位端に向かって、チャンバ１２は、刻み付きナット（ｋｎｕｒｌｅｄ ｎｕｔ）として提供することが可能な蓋４８を有する頭部分４４によって閉じられる。頭部分４４は、管形のチャンバ１２を受け、環状封止部５２によってチャンバ１２に対して封止される。
頭部分４４には、複数の半径方向外側を向いた入口３２へ延びる入口ダクト３０を交差させる。図２による断面図に示すように、軸方向に延びる入口ダクト３０は、４つの半径方向外側を向いた入口３２に分かれ、それらを経由して、提供されたエーロゾルを側壁１４の内側に面する部分に対して広げることができる。図１にさらに示すように、ホルダ２８が頭部分４４と交差し、また頭部分４４を通るそれぞれの通路が、環状封止部５０によって封止される。
図１および２にさらに示すように、入口ダクト３０は、遠位方向に入口チャンバ部分６０を通って延びる管形ホルダ２８の内部に配置される。ホルダ２８は、上側の入口チャンバ部分６０を流れチャンバ部分６２から分離する働きをするディスク形の仕切部材２４を保持する。仕切部材２４は、チャンバ１２の横方向の断面全体にわたって延び、したがって、流入するエーロゾルに対してスロットル要素として働く。
入口チャンバ部分において、エーロゾルの事前分離を行うことができる。入口３２がホルダ２８を通って延びるため、提供されたエーロゾルを、半径方向外側に、チャンバ１２の側壁１４に向かって方向付けることができる。その場合、側壁１４は一種の偏向板として働き、エーロゾルの液体成分は側壁１４で凝結することができる。図１に示す気液分離器１０は、図示するようにまっすぐな構成で動作させるため、入口チャンバ部分６０の側壁１４に溜まった液体成分は、重力の影響を受けて遠位方向に流れ落ちることができる。
図３の断面図に示す仕切部材２４は、その外側の半径方向の縁部に提供された複数の軸方向の貫通口２６を備える。これらの貫通口２６は、チャンバの側壁１４に沿って仕切部材２４を通る軸方向の通路を提供する。図１に示すように、軸方向の貫通口２６によって形成される通路は、チャネルのような構造を備え、軸方向（ｚ）に対してある特定の角度αで延びることができる。
通路のそうした傾斜したまたは曲がった配向によって、エーロゾル、したがってその気体成分および液体成分は、流れチャンバ６２に入るとき、全体的に遠位を向いた流れの方向に対して、周方向、したがって接線方向（ｗ）の、例えば時計回りのねじりの動きを受けることができる。
仕切部材２４を通る、曲がったまたは傾斜した通路は、液体成分および気体成分に対してある特定の回転またはねじりを生じさせることができる。さらに、曲がった通路２６によって、流れチャンバ部分６２の下流の液体成分の流れを均質化することができ、それぞれの液体成分は、側壁１４の内周に沿って均質に分布することができるようになる。こうして、流れチャンバ部分６２では、側壁１４の内部に面する面に沿ってかなり均質な液体の薄層を提供することができる。
入口チャンバ部分６０の下流および仕切部材２４の下流には、偏向器１６が配置される流れチャンバ部分６２が提供される。図１に示すように、偏向器１６は、実質的に水平で平坦な形の閉じたベース部分２２、および遠位方向に向かって軸方向（ｚ）および半径方向外側（ｒ）に遠位に延びる円錐形の偏向パネル１７を備える。
こうして、側壁１４と偏向パネル１７との間に、遠位方向に向かって大きさが一定の割合で減少する流路１５が形成される。結果として、液体成分および気体成分の流れは加速し、偏向パネル１７の自由縁２０と側壁１４との間の環状隙間１８を速い速度で通過する。混合された液体成分および気体成分の加速が、後続のエーロゾルの気体成分と液体成分の慣性に基づく分離を提供する。
図１に示すように、気体出口３６は、自由縁２０から軸方向にオフセットし、近位にずらして配置される。収集チャンバ６４と比べて下流の気体出口ダクト３４に適切な圧力勾配を提供することによって、気体成分が向きを変え、半径方向内側および上方に流れて、軸方向に延びる気体出口ダクト３４と流れ連通する気体出口３６に入ることができるようになる。増加した速度およびその慣性によって、自由縁２０の下流で収集チャンバ６４に入る液体成分のほとんどは、上方に向きを変える気体成分の流れに追従することができない。結果として、収集チャンバ６４に入るエーロゾルの液体成分は、さらに収集チャンバ部分６４の側壁１４に衝突し、凝結することになる。
実際に、気液分離器１０は、２工程の気液分離を提供する。第１の工程では、入口チャンバ部分６０で衝突に基づく分離が起こり、第２の工程では、流れチャンバ部分６２の下流の収集チャンバ部分６４で慣性に基づく分離が起こる。
底部分４６は、チャンバ１２の遠位の囲いとして働き、別の環状封止部５４を介してチャンバ１２に取り付けられる。底部分４６は、円筒形の側壁１４の遠位端の隣りに面取りされた収集部分４０を提供し、それを経由して、側壁１４を流れ落ちる液体成分を半径方向の中心部分に集め、液体出口ダクト３８に提供することができる。
図１に示すように、気体出口ダクト３４は軸方向に延び、チャンバ１２の長手方向の軸または対称軸と相互に整列する。さらに、気体出口ダクト３４は、収集部分４０および底部分４６と軸方向に交差する。
さらに、気体出口ダクト３４は、偏向器１６用の取付具として働く管形のホルダ４２の内部に配置される。図１に示すように、偏向器１６のベース部分２２の下向きの内側に面する側面は、ホルダ２８の近位端にある。ベース部分２２の半径方向の延長は、ホルダ２８の半径方向の幅または直径と実質的に一致する。図１にさらに示すように、いくつかの気体出口３６は半径方向内側に延び、気体出口ダクト３４に合流する。
この場合、様々な気体出口３６が、ホルダ２８を通って半径方向に延びることができる。様々な気体出口３６は、偏向パネル１７の内側に面する側壁部分に十分な自由空間を提供するために、ベース部分２２から軸方向の距離（ａ）のところに提供される。偏向パネル１７、環状隙間１８の大きさ、ならびに様々な気体出口３６の大きさおよび位置、チャンバ１２内部の流れ条件、ならびに対応する分離率は、ベース部分２２の幾何的な寸法、特に半径方向および軸方向の寸法に応じて変わることがある。
収集チャンバ部分６４に入るとき、気体成分は上方または近位方向に向きを変え、カップ形の偏向器１６の内側部分に入る。その場合、気体成分の流れは、半径方向内側および上方に延びる偏向パネル１７によって案内される。気体出口３６に入る時、気体成分の流れは半径方向内側に方向を変えられ、それにより、偏向パネル１７は、追加の液体成分がそこで凝結可能な偏向板として働くことができる。次いで、溜まった液体成分は、下方へ自由縁２０に向かって流れ落ち、収集チャンバ部分６４の中へ落下することができる。
仕切部材２４を近位および軸方向に延びるホルダに取り付けることによって、かつ／または偏向器１６を相対的な、しかし遠位に配置されたホルダ４２に取り付けることによって、仕切部材２４および偏向器１６のような気液分離器１０の様々な構成要素を容易に組み立て、分解し、対応する異なる形の構成要素によって交換することが可能になる。さらに、偏向器１６を中央のホルダ４２に取り付けることによって、環状隙間１８を遮るものがない状態に保つことができる。
同様に、仕切部材２４をチャンバ１２の内部に配置するのに、相互に対応する締結手段は不要である。さらに、仕切部材２４を近位のホルダ２８に取り付け、偏向器１６を遠位のホルダ４２に配置することによって、それぞれの近位および遠位のモジュールまたはサブアセンブリを提供することができる。例えば近位のホルダ２８および／または遠位のホルダ４２の軸方向の長さを変更することによって、仕切部材２４と偏向器１６の間の軸方向の位置および距離を変えることができる。
したがって、それに応じて、入口チャンバ部分６０、流れチャンバ部分６２および収集チャンバ部分６４の大きさを変更することもできる。こうして、気液分離器１０を、様々な異なるエーロゾルに対して気液分離を提供するように調整し、適合させ、構成することが可能である。
典型的な実施形態では、偏向器１６の軸方向の長さ（ｓ）は、チャンバ１２の直径（Ｄ）の少なくとも１／３であることにさらに留意されたい。偏向器１６の軸方向の伸長部（ｓ）は、チャンバ１２の直径（Ｄ）と同等であるか、またはそれより大きくすることもできる。さらに、偏向器１６のベース部分２２の直径（ｃ）は、チャンバ１２の直径（Ｄ）の１／３〜３／４の間の範囲とすることができる。通常、ベース部分２２の直径（ｃ）は、チャンバ１２の直径（Ｄ）の約２／３である。
図５によるブロック図は、超臨界流体クロマトグラフィシステム１００における気液分離器１０の一実装形態を概略的に示している。溶媒としてのメタノールに加えて超臨界ＣＯ２を使用することによって、そうしたシステムを例示的に示す。図５に示すように、ＣＯ２は収納タンク１０２に提供され、メタノールは収納タンク１０４に提供される。ＣＯ２の収納タンク１０２は、調製ステージ１０６と流体連通している。調製ステージ１０６は、ポンプならびに熱交換器を備えることができる。
同様に、メタノールの収納タンク１０４は、通常はそれぞれのポンプおよび熱交換器を備える、対応する調製ステージ１０８と流れ連通している。調製ステージ１０８の下流には、通常、プローブ注入器１０９が提供される。次いで、ＣＯ２成分およびメタノール成分は、プローブによって互いに混合され、クロマトグラフィカラム１１０に提供される。クロマトグラフィカラム１１０の下流には、少なくとも１つの検出または分析ユニット１１２、１１４が提供される。
示されるブロック図では、ＵＶ検出器１１２および質量分析計１１４が提供される。ＵＶ検出器１１２の下流には、背圧調節器１１６および熱交換器１１８がさらに提供される。熱交換器１１８を出るエーロゾルが、前述の気液分離器１０に提供される。ＣＯ２成分は環境に放出されるが、メタノール成分は分画器（ｆｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）１２０に集められる。集められた画分を主画分１２２として自動的に集めることができると同時に、過剰なメタノールは処分されるようにすることができる。
気液分離器１３０の他の実施形態を、例えば図６〜８に示す。別段の指示がない限り、図１および２によって既に記載した気液分離器の同様のまたは類似の構成要素は、同じまたは類似の参照番号で示す。一般的な動作原理、ならびに気体成分および液体成分の流れは、実質的に変更されない。しかしながら、図６〜８の気液分離器１３０の幾何学的形状は、図１および２に示す実施形態から少し変わっている。
図６に示すように、偏向器１６およびその偏向パネル１７は、軸方向（ｚ）により大きい延長を備える。したがって、偏向器１６の軸方向の長さ（ｓ）は、少なくともチャンバ１２の内径に等しい。軸方向の長さ（ｓ）は、チャンバ１２の直径の２倍ほど大きくすることもできる。このかなり細長い偏向器１６は、その下側の自由縁２０における気体成分の速度を減じる働きをする。これにより、気体成分の方向転換を助け、したがって、より高い分離効率をもたらすことができる。
さらに、気体出口３６は、偏向器１６のベース部分２２のすぐ近くに配置される。こうして、偏向パネル１７の自由縁２０と気体出口３６との間の軸方向の距離を最大にし、それによって分離効率をさらに高めることができる。
図６からさらに明らかになるように、気液分離器１３０は、もはや仕切部材２４を備えていない。したがって、入口チャンバ部分６０および流れチャンバ部分６２が直接合体している。結果として、偏向器１６はその上側のベース部分２２によって、頭部分４４と直接軸方向に当接する。さらに、チャンバ１２全体を、透明な保護組立体１３４によって包み込むことができる。
図６〜８による実施形態は、もはや仕切部材２４を備えていないため、提供されたエーロゾルのねじりの動きまたは渦状の動きを、図６の断面図に示す接線方向および半径方向外側に延びる入口１３２によって生じさせることができるようにする。こうした接線方向に延びる入口１３２は、偏向器１６のベース部分２２に配置され、提供される。
仕切部材２４を省くことによって、エーロゾルの流れの乱れの要因を実質的に減らすこと、またはほぼ完全になくすことができる。側壁１４の内側部分に沿って、層流が支配的な流れを発生させることも可能である。
さらに図１および２の実施形態とは対照的に、偏向器１６のベース部分２２は、入口ダクト３０を受けるように軸方向に拡張される。図８から明らかになるように、気液分離器１３０は、チャンバ１２および気液分離器１３０を通って延びる、軸方向に延びる挿入物１４０を備える。挿入物１４０は、上端に入口ダクト３０を、下端部分に気体出口ダクト３４を有するホルダ４２を提供する。
図８にさらに示すように、こうした上側部分３０および下側部分３４は、それらの間に提供され、半径方向外側に面する側壁部分に封止部５０を受けるように環状の窪み１４４を有する中間部分１４２によって密閉分離される。この中間部分１４２は特に、偏向器１６のベース部分２２の穴と係合するように適合される。こうして、偏向器１６を挿入物１４０に簡単に取り付けることができる。
偏向器１６および挿入物１４０は互いに、偏向器１６の接線方向および半径方向外側に延びる入口１３２が、入口ダクト３０の半径方向外側に延びる入口３２と実質的に整列し、同じ高さになる（ｆｌｕｓｈ）ように配置される。
気液分離器１３０を用いた第１の実験は、気液分離のダイナミックレンジをさらに拡大することが可能であることを示していた。実際には、そうした気液分離器１０、１３０は、６５％超、さらに７５％超のメタノール画分、または最大８５％までのメタノール画分でも動作可能にすることができる。
図９および１０には、図６による実施形態と高い類似を示す、別の気液分離器１５０が示されている。別段の指示がない限り、図６および７において記載した気液分離器の同様のまたは類似の構成要素は、同じまたは類似の参照番号で示す。図９による気液分離器１５０は、偏向器１６０の幾何学的形状によって図６による実施形態と異なっている。気液分離器１５０の偏向器１６０は、偏向パネル１６１およびベース部分１６２を備える。
ベース部分１６２は、実質的にスリーブのような形または円筒形のものであり、図８に別に示す挿入物１４０の中間部分１４２に嵌め込まれる。ベース部分１６２の下端から、したがって遠位端から、半径方向に拡張する部分１６３が延びる。半径方向外側に拡張する部分１６３は、円錐形のものであり、かなり平坦であるが面取りされた外面を備える。その下端、したがってその半径方向に広がった端部において、拡張部分１６３は円筒部分１６４へ延びる。図９に示すように、円筒部分１６４は、実質的にスリーブのような幾何学的形状のものであり、チャンバ１２の側壁１４と同軸に整列させる。
軸方向に細長い円筒部分１６４と側壁１４の間には、偏向パネル１６１の自由縁１６９の環状の流れ隙間１８で終わる環状流路１６８が延びる。自由縁１６９は、偏向パネル１６１の円筒部分１６４の自由端に位置する。自由縁１６９は特に、面取りされたまたはテーパ付きの側壁部分１６５によって特徴付けられる。前記テーパ付きの側壁部分は半径方向内側を向き、その結果、環状流路１６８、したがって環状の流れ隙間１８は、依然として前記テーパ付きの側壁部分１６５による影響を実質的に受けない。
円筒部分１６４の軸方向の延長は、偏向パネル１６１の半径方向に拡張する部分１６３の軸方向の延長より２〜１５倍大きくすることができる。通常、円筒部分１６４の軸方向の延長は、半径方向に拡張する部分１６３の軸方向の延長より約８〜１２倍大きい。さらに、偏向パネルはただ１つの部分から形成することができる。したがって、ベース部分１６２、半径方向に拡張する部分１６３および円筒部分１６４は、一体形成することができる。
図１０に示すように、入口ダクト３０は、図６および７に示す気液分離器１３０の入口ダクトとかなり類似しているか、またはほぼ同じである。またこの場合、軸方向に延び、実質的に中心に位置する入口３０は、半径方向外側、ならびに／または半径方向外側および接線方向に延びる４つの入口１３２に分岐する。入口１３２は、偏向器１６０のベース部分１６２に提供される。図６〜８による実施形態に関連して既に記載したように、偏向器１６１の半径方向および／または接線方向外側に延びる入口１３２は、入口ダクト３０の半径方向外側に延びる入口３２と実質的に整列し、同じ高さである。
偏向パネル１６１の外側の幾何学的形状は、その半径方向内側に面する内壁部分１６７でも反映される。テーパ付きの端部１６５を除き、内壁部分１６７も実質的に円筒形の幾何学的形状のものである。これは、円筒部分１６４だけではなく、半径方向に拡張された部分１６３にもあてはまる。
したがって、偏向パネル１６１は、半径方向に拡張する部分１６３の全体にわたって、ならびに円筒部分１６４に沿って、かなり一定の壁厚を備える。したがって、半径方向に拡張する部分１６３は、ベース部分１６２の下端、したがって遠位端を形成する上端面１６６に合流する、または上端面１６６へ延びる、面取りされた内側に面する部分１６６ａを特色とする。図９に示すように、気体出口３６は、端面１６６のすぐ隣りに配置される。したがって、軸方向に偏向パネル１６１の内側部分に入る気体の流れを、面取り部分１６６ａによって方向転換または偏向し、隣りに位置する気体出口３６へ直接案内することができる。図１に示す実施形態と比べると、ベース部分１６２と少なくとも１つの気体出口との間の軸方向の距離（ａ）は、なくすか、または実質的にゼロに等しくすることができる。
図１１および１２には、気液分離器１８０のさらなる実施形態が概略的に示されている。この気液分離器１８０は、偏向器１７０が異なる形態および幾何学的形状を特色とすることを除き、気液分離器１５０または１３０と実質的に同じである。図９に示す偏向器１６０と比べると、図１１の実施形態による偏向器１７０は、やはり半径方向に拡張する部分１７３と一体形成された、実質的に円筒状の形またはスリーブのような形のベース部分１７２を特色とする偏向パネル１７１を備える。
またこの場合、半径方向に拡張する部分１７３は、遠位方向に、下側の、したがって遠位の自由端に自由縁１７９を備える半径方向に拡張された円筒部分１７４へ延びる。円筒部分１７４は、その下側の自由縁１７９におけるテーパ付きの側壁部分１７５を特色とする。図９による実施形態に関連して既に記載したことと同様に、円筒部分１７４は、チャンバ１２の周囲の側壁１４と共に環状流路１７８を形成する。
図９に示す気液分離器１５０とは対照的に、図１１による偏向器１７０の偏向パネル１７１は、弓形またはドーム形の半径方向に拡張する部分１７３を特色とする。チャンバの上側の近位端から見ると、半径方向に拡張する部分１７３は凸形を特色とし、隣りに位置する円筒部分１７４へ延びる。またこの場合、偏向パネル１７１の内側に面する壁部分１７７は、偏向パネル１７１の外形または外周に対応する。
したがって、偏向パネル１７１の上側または近位の端面１７６は、湾曲部分１７６ａを介して、円筒部分１７４の平面形または管形の内側に面する壁部分１７７へ延びる。湾曲部分１７６ａは凹形を示し、上方または近位を向いた気体の流れを偏向し、半径方向内側に方向を変え、少なくとも１つの気体出口３６に入るように構成される。またこの場合、図９に関連して既に記載したように、少なくとも１つの気体出口３６は、偏向パネル１７１の近位端面１７６と軸方向に隣接して配置されるか、または同じ高さである。
図１３および１４には、図６に示す気液分離器１３０の構造と実質的に同じ構造を特色とする、気液分離器１９０の別の実施形態が示されている。気液分離器１９０は、偏向器１６の円筒形のベース部分２２を通って半径方向外側に延びるその入口１５２によって、図６および７に示す実施形態と異なっている。この場合、入口１５２は、入口チャンバ部分６０へ延びる湾曲部分１５４を備える。
前記湾曲部分１５４は、湾曲部分１５４の自由端１５６が近位方向に、したがって頭部分４４の内面部分の方を向くように、約９０°の曲りを備える。こうして、入口ダクト３０および様々な入口１５２を介してチャンバ１２に入るエーロゾルは、約１８０°方向を変えられ、したがって、チャンバ１２の中へ近位方向に注入することができる。
この場合、エーロゾルは、入口１５２の湾曲部分１５４によって慣性または衝突に基づく分離を受けるだけではなく、頭部分４４の内部に面する面、したがって下側および内側に面する面に衝突することができる。こうして、側壁１４だけではなく頭部分４４も、衝突または慣性に基づく気液分離を助けるまたは高めるための偏向板として作用することができる。
円錐形の偏向パネル１７に関連して入口１５２の曲がった構成のみを示すが、前記入口１５２を、例えば図９または１１に示す他の偏向パネル１６０、１７０と任意に組み合わせることも可能である。
１０ 気液分離器
１２ チャンバ
１４ 側壁
１５ 流路
１６ 偏向器
１７ 偏向パネル
１８ 隙間
２０ 自由縁
２２ ベース部分
２４ 仕切部材
２６ 貫通口
２８ ホルダ
３０ 入口ダクト
３２ 入口
３４ 気体出口ダクト
３６ 出口
３８ 液体出口ダクト
４０ 収集部分
４２ ホルダ
４４ 頭部分
４６ 底部分
４８ 蓋
５０ 封止部
５２ 封止部
５４ 封止部
６０ 入口チャンバ部分
６２ 流れチャンバ部分
６４ 収集チャンバ部分
１００ クロマトグラフィシステム
１０２ ＣＯ２収納部
１０４ メタノール収納部
１０６ 調製ステージ
１０８ 調製ステージ
１０９ プローブ注入器
１１０ クロマトグラフィカラム
１１２ ＵＶ検出器
１１４ 分光計
１１６ 背圧調節器
１１８ 熱交換器
１２０ 分画器
１２２ 主画分
１３０ 気液分離器
１３２ 入口
１３４ 保護組立体
１４０ 挿入物
１４２ 中間部分
１４４ 窪み
１５０ 気液分離器
１５２ 入口
１５４ 湾曲部分
１５６ 自由端
１６０ 偏向器
１６１ 偏向パネル
１６２ ベース部分
１６３ 拡張部分
１６４ 円筒部分
１６５ テーパ付き部分
１６６ 端面
１６６ａ 面取り部分
１６７ 内壁部分
１６８ 環状流路
１６９ 自由縁
１７０ 偏向器
１７１ 偏向パネル
１７２ ベース部分
１７３ 拡張部分
１７４ 円筒部分
１７５ テーパ付き部分
１７６ 端面
１７６ａ 面取り部分
１７７ 内壁部分
１７８ 環状流路
１７９ 自由縁
１８０ 気液分離器
１９０ 気液分離器

Claims (15)

  1. 軸方向（ｚ）に延び、少なくとも収集チャンバ部分（６４）へ延びる流れチャンバ部分（６２）を有する円筒形のチャンバ（１２）であって、下流の端部である底端部に遠位部分をさらに有し、反対側に位置する近位部分を、上流の端部である上端部に有するチャンバ（１２）と、
    流れチャンバ部分（６２）に配置される偏向器（１６；１６０；１７０）であって、該偏向器（１６；１６０；１７０）とチャンバ（１２）の側壁（１４）との間に狭まる流路（１５）を形成するように半径方向外側（ｒ）および軸方向（ｚ）に延び、その遠位端部に自由縁（２０；１６９；１７９）を有し、閉じた面を備え、貫通口がない偏向パネル（１７；１６１；１７１）を有する該偏向器と、
    偏向パネル（１７；１６１；１７１）によって遮蔽され、偏向パネル（１７；１６１；１７１）によって流路（１５）から分離され、近位方向において自由縁（２０；１６９；１７９）から軸方向にオフセットして配置され、偏向パネル（１７；１６１；１７１）の半径方向内側に面した側壁部分に面した、少なくとも１つの気体出口（３６）と
    を備える気液分離器であって、
    入口ダクト（３０）が、軸方向（ｚ）にチャンバ（１２）の近位部分に延び、該入口ダクト（３０）が、チャンバ（１２）の近位部分で複数の入口（３２；１３２；１５２）に分岐し、該入口（３２；１３２；１５２）は、チャンバ（１２）の側壁部分（１４）に向かって半径方向外側に延びており、
    チャンバ（１２）の遠位部分の液体収集部分（４０）が、流体出口ダクト（３８）と流体連通している、気液分離器。
  2. 偏向パネル（１７）は実質的に円錐形である、請求項１に記載の気液分離器。
  3. 偏向パネル（１６１；１７１）は、半径方向外側に延びる拡張部分（１６３；１７３）、および軸方向に該拡張部分（１６３；１７３）に隣接して延びる円筒部分（１６４；１７４）を備える、請求項１に記載の気液分離器。
  4. 偏向パネル（１７）の自由縁（２０；１６９；１７９）は、円筒形のチャンバ（１２）
    の側壁（１４）と共に環状の流れ隙間（１８）を形成する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の気液分離器。
  5. 少なくとも１つの気体出口（３６）は、軸方向に延びる気体出口ダクト（３４）と流体連通する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の気液分離器。
  6. 偏向器（１６；１６０；１７０）は、カップ形の偏向器（１６；１６０；１７０）を形成するように偏向パネル（１７；１６１；１７１）の近位部分と一体形成された、閉じたベース部分（２２；１６２；１７２）を備える、請求項５に記載の気液分離器。
  7. 偏向器（１６；１６０；１７０）は気体出口ダクト（３４）の近位端部に配置される、請求項５または６に記載の気液分離器。
  8. 流れチャンバ部分（６２）をその上流に配置された入口チャンバ部分（６０）から分離するために、偏向器（１６）の上流に配置され、チャンバ（１２）の断面全体に延びる仕切部材（２４）をさらに備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の気液分離器。
  9. 仕切部材（２４）は、外側の半径方向の縁部に、チャンバ（１２）の側壁（１４）に隣接する軸方向の通路を形成する少なくとも１つの軸方向の貫通口（２６）を備える、請求項８に記載の気液分離器。
  10. 入口ダクト（３０）は、チャンバ（１２）の内部で半径方向中央に配置され、さらに入口（３２；１３２；１５２）の少なくとも１つと流体連通する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の気液分離器。
  11. 少なくとも１つの入口（１５２）は、流れチャンバ部分（６２）へ延び、自由端（１５６）が近位方向を向いた湾曲部分（１５４）を備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の気液分離器。
  12. 少なくとも１つの入口（１５２）は、入口チャンバ部分（６０）へ延び、自由端（１５６）が近位方向を向いた湾曲部分（１５４）を備える、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の気液分離器。
  13. 少なくとも１つの溶媒混合物を収納および／または調製するための少なくとも１つのリザーバ（１０２、１０４）と、
    クロマトグラフィカラム（１１０）と、
    少なくとも１つの検出または分析ユニット（１１２、１１４）と、
    請求項１〜１２のいずれか１項に記載の少なくとも１つの気液分離器（１０；１３０；１５０；１８０；１９０）と
    を備えるクロマトグラフィシステム。
  14. 気液分離器（１０；１３０；１５０；１８０；１９０）がＣＯ2およびメタノールを分
    離するように動作可能である、超臨界流体クロマトグラフィ（ＳＦＣ）装置として設計される請求項１３に記載のクロマトグラフィシステム。
  15. 少なくとも高速液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）型クロマトグラフィシステムの気液分離器に取って代わるように構成された請求項１〜１２のいずれか１項に記載の気液分離器（１０；１３０；１５０；１８０；１９０）を備える、ＨＰＬＣ型クロマトグラフィシステムをＳＦＣ型クロマトグラフィシステムに転換する転換キット。
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